不銹鋼產品定做加工     鍛造轉向節斷裂原因分析與工藝措施。

      汽車轉向節的功能是傳遞并承受汽車懸架系統載荷，支承并帶動輪轂繞主銷轉動而使汽車轉向。轉向節是汽車轉向系統中的重要安全零件，影響汽車行駛穩定性安全性及轉向靈敏性，要求其具有高強度和高疲勞壽命。鍛造轉向節常用40Cr材料，般調質硬度為250～300HB。為進步提高產品疲勞強度和疲勞壽命，軸類轉向節技術要求中常有軸承及軸頸段采取中頻淬火工藝，要求表面硬度50～60HRC，淬硬深度2～5mm。 本文主要研究軸類轉向節發生斷裂的原因及改進措施。⑴材料及鍛造毛坯缺陷。如材料帶來夾雜折疊裂紋等缺陷，鍛造過程產生的過熱折疊裂紋，鍛后余熱淬火中工件溫度不均入油溫度過高而產生裂紋等。 結合質量管理工具FMEA對轉向節斷裂主要失效模式及影響進行分析。從圖1看出，鍛造毛坯缺陷中頻淬火缺陷和嚴重超載或交通事故沖擊載荷，風險指數(RPN)較高，必須從產品開發和制造過程高度關注和認真規劃。1)把好原材料進廠質量檢驗關，按爐號抽樣，采用光譜分析儀硬度計電子顯微鏡分別對材料化學成分硬度金相進行檢測，防止不合格材料進廠。①中頻感應加熱產生集膚效應，表面溫度高，軸頸R尖角處容易出現過燒，或工件與感應圈接觸"打火"。 顯然是中頻感應器與產品結構尺寸不匹配;②表面淬火硬度過高或過低淬硬層深度不足，主要影響因素有中頻工作功率加熱與冷卻冷卻介質等;③表面裂紋，主要影響因素有表面溫度不均導致淬火應力過大冷卻介質冷速過快回火工藝及淬回火間隔過長等。典型案例某皮卡車鍛造轉向節總成在場出現軸承位置斷裂，委托國家權威質檢機構對故障件宏微觀觀察金相檢查能譜分析化學成分及硬度檢測分析(圖2圖3)，認定轉向節的斷裂性質和原因為"轉向節淬火部位硬度偏高(技術要求為50～55HRC)且深度過大(技術要求的淬硬深度為2～3mm)，導致脆性開裂的敏感性增加，在長時應普通零件加工力作用下，發生了沿晶脆性開裂。轉向節安裝臂等未中頻淬火硬度約為28～29HRC，符合技術要求"，說明鍛件毛坯合格，軸承部位中頻淬火過程中加熱溫度過高或過熱導致表面硬度和淬硬層不合格。典型案例某MPV轉向節新品開發階段臺架試驗軸頸處斷裂，通過對同批樣件切片宏觀觀察金相及硬度檢測分析(圖4圖5)，認為斷裂原因是"中頻淬火后硬度偏低(技術要求為52～60HRC)，尤其是軸頸R處淬硬深度偏小(技術要求的淬硬深度為3～5mm)，導致軸承位置強度不足，試驗中工作應力超過材料強度而出現斷裂"。 轉向節軸部中頻淬火屬特殊特性工序，從以上分析看出，中頻淬火工藝過程能力CPk決定產品性能和質量水平。開發小組對中頻淬火設備工藝檢測等進行全面策劃，主要措施有①選購200～250kW大功率中頻電源，保證加熱速度和節拍滿足不同尺寸產品要求;②針對不同結構尺寸產品設計制作專用感應圈，以保證轉向節軸不同部位加熱均衡淬火溫度致;③選用PAG水性介質，并針對不同淬火工藝和氣侯條件，調整PAG介質濃度;④每批產品首件采取切片方式檢查金相硬度及淬硬深度，首件合格方可批量生產。圖6為切片檢查報告;⑤中頻淬火后，產品100%磁粉探傷檢測，防止裂紋缺陷產品出廠;⑥加強工藝培訓和設備工裝點檢，確保中頻淬火過程CPk≥33。汽車轉向節是重要安全件，追求質量零缺陷。 在新產品開發階段運用APQPFMEAPPAPSPC等質量管理工具進行前期策劃，對提高企業工藝水平和產品質量，防范場風險尤為重要。

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