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第八次全国热处理大会论文集(2003年5月北京) 球头销零件在保护气氛中感应淬火 许建芳胡晓平朱会文 (上海大学嘉定通用机械厂，上海201818) j 摘要：球头销是现代汽车的重要安全部件之一，近些年来，球头销零件的感应热处理出现了新的要求：对于零件感应淬 火后的硬化层深度、范围和表面粗糙度的要求越来越糟确和严格．本文介绍了我厂在这方面所做的努力：周向磁场和纵 向磁场相结合的感应器设计技术以达到苛刻的硬化层的控制范围要求，在感应加热的过程中使用保护性惰性气体阻止氧 化反应以提高淬火区域的粗糙度及相应的工装夹具设计工作。 关键词：球头销：感应淬火：保护气氛 转向拉杆球头销或上下臂控制球头销，是汽车上最重要的保安件之一。近些年来，球头销零件的感应热处 理出现了新的趋势，即对于零件感应淬火的硬化层深度、硬化层范围控制越来越严，淬火后零件的表面粗糙度要 求越来越高。 一般卡车或重型汽车的球头销零件尺寸较大，硬化层范围定得比较宽，通过传统的纵向磁场感应器，能比较 容易地在工艺上实现。较为典型的技术要求，比如：40Ct钢，球面和杆部同时淬硬，球面和杆部的硬化层深度2．2～ 4．7mm，脖颈过度区硬化层深度2～4．5mm等。 然而随着家用汽车工业的发展，越来越多的轿车用球头销零件变得越来越小型化。技术要求对于感应淬火硬 化层范围要求越来越窄，目的是避免马氏体结构体积增大带来的尺寸问题而引起接头性能出现故障。众所周知， 对于感应淬火而言，零件尺寸越小，硬化层范围越窄，技术难度就越高。新的技术要求给工艺工作者提出了新的 挑战。 l技术要求 按照德标L心701及附件《轴颈／表层淬硬》，针对不同 的使用场合，球头销零件要求有3种不同的硬化区域要求： (1)球面淬硬：(2)球面和杆部同时淬硬；(3)只要求杆 部淬硬。 由于感应电流磁场跳跃现象的存在，球头销脖颈处过渡 区的硬化层深度是最难控制的，因此前2种类型相对较易。 但对第3种类型，即只要求杆部淬硬的球头销，如果零件尺 {22 2感应器设计 我们首先也是使用传统的纵向磁场仿形感应器进行感应淬火 试制，但经过多次工艺试验均告失败。主要出现了两个问题：一 是为了保证杆部硬化层深度l一2．2tm，我们不能再使用最有利于 圆角过渡区淬硬的中频电源而转向电流透入深度较浅的超音频电 源，但在保证了杆部硬化层的同时，脖颈的硬化层非常浅，甚至 于没有硬化层。二、通过扩大球面硬化层影响区可以使杆部和脖 颈的硬化层都合格，但这不符合图纸要求。 最终我们在传统纵向磁场感应器的基础上设计出了一种周向 磁场和纵向磁场相结合的球头销淬火感应器，解决了这一难题。 图2．周向磁场和纵向磁场相结合的感应器设计 感应器的形状如图2所示：尖角正对着脖颈圆角的车制半环，在 thecoil circleand Fig．2 whichcombined designing 尖角处还有一个小凸台使其与脖颈圆角的间隙更小，车制半环背 vertical field electric·magnetic 韶压“Ⅱ”型导磁体，配合加热脖颈处的半圆型状有效圈的内圈效 应，使磁力线汇聚于脖颈圆角这一原来磁力线最弱的地方，取得了十分理想的加热效果。当然，尽管这种类型的 感应器是我们专门针对小型球头销零件的特殊要求而设计，但如果把它应用于大尺寸的球头销也可以，并且能够 获得比使