摩托车变档鼓热处理 感应透热效果好

发布者: 发布时间:2017/10/9 10:58:23 阅读:次 【字体:

  1. 概述

  跨骑式和弯梁式摩托车的换挡是由离合器、变档踏杆、变档轴、变档定位板、变档定位器、变档拨叉、变档鼓、主轴及副轴共同作用来实现完成的,其中变档鼓是完成这一动作的主要功能部件之一,其功用是变档踏杆带动变档轴扭转,进而变档轴的摇臂组件拨动变档定位板到相应的档位位置,由变档定位器定位,变档定位板联动变档鼓,使装在变档鼓行程槽内的左右拨叉的销轴移动到相应的位置,左右拨叉因此拨动主副相应的档位齿轮移动和啮合。常见的变档鼓形状如图1所示。变档鼓部件的使用条件决定了变档鼓应具有一定的强度及耐磨性,我们根据这些功能和性能要求,设计了该部件的热处理工艺,并且在长期的实践过程中不断优化和改进了该部件的热处理工艺,在此把摸索的改进经验分享给各位同行参考。

  图1 某型摩托车车用变档鼓示意

  2.变档鼓的主要制造工艺流程

  某型跨骑摩托车使用的变档鼓,材料采用JIS的FC300铸铁,根据变档鼓的使用条件及技术要求,制定以下的主要工艺流程:配料→熔炼→铸造成形→车外圆、小端、大端→钻孔→攻丝→铣槽→打标→淬回火→喷砂→磨外圆、台肩→清洗→包装→入库。

  3. 变档鼓的热处理工艺

  该类变档鼓的技术要求回火后硬度为40~55HRC,根据变档鼓使用条件及技术要求,我们在早期设计时采用了连续式网带炉加热,油冷淬火、回火的连续式热处理生产线,如图2所示,使用的型号为RCW-120的托辊网带式可控气氛淬火生产线,淬火加热炉功率12kW、回火炉功率55kW;等温淬火油冷却淬火。热处理工艺为:淬火加热温度为850~870℃、淬火油温100~120℃、回火温度为170~190℃。

  图2 早期采用的摩托车变档鼓热处理线示意

  4.设备及工艺改进

  由于此类变档鼓产品技术要求为可以整体淬火或表面感应淬火,为此我们出于降低能耗和节约成本考虑,进行了热处理设备和工艺的改进,我们把淬火炉改为使用工频透热炉加热,即采用工频感应透热、油槽淬火、网带炉回火的热处理工艺路线,如图3所示。具体使用型号为KGPS-300的工频透热机组,功率300kW、频率50Hz;其他设备和改善前相同,热处理工艺为:淬火加热温度900~930℃、淬火油温100~120℃、回火温度170~190℃。

  图3 一次改进后的摩托车变档鼓热处理线示意

  5. 改善效果

  使用上述改进后的工频热处理设备生产线和热处理工艺加工出来的变档鼓部品,单件能耗比网带炉下降约55%,单件成本下降约56%,取得非常好的节能降本的效果。产品热处理质量经检验确认:硬度43~48HRC(见图4)、石墨分布为A型(见图5)、石墨长度为4~5级(见图5)、马氏体组织为板条加细针马氏体(见图6),全部合格,符合技术要求,但最大硬度和最小硬度相差有6HRC,硬度散差较大,为了提升热处理质量的稳定性我们决定继续改善此不良现象。

  图4 某型变档鼓一次改善后硬度分布

  图5 石墨分布、长度

  图6 一次改善后的马氏体组织

  6 . 硬度散差大的原因分析及改善措施

  (1)硬度散差大的原因分析 硬度散差大,即均匀性较差,这种现象主要是因为加热不均匀或淬火冷却不均匀导致,由于工频透热加热部品和感应器之间的间隙比较均匀,电流、电压比较恒定,加热时间由继电器准确控制,在测温仪监控下温度波动范围在±5℃内,因此可以排除加热不均匀的影响因素,再看淬火冷却系统,由于工件从加热炉出口需经过向下倾斜的下滑管道落入油槽内(见图3),在落入淬火油时是以一个倾斜的角度入油的,冷却时也是由底部逐渐到顶部,因此冷却过程中不能做到各个部位比较相对同步的同时冷却,因此淬火冷却的均匀性较差,可以判断这是硬度均匀性较差、散差大的主要原因,为此我们决定从改善淬火冷却均匀性方向研究攻关。

  (2)改善措施 针对改善淬火冷却均匀性,我们研究了原淬火冷却系统的弊端,重新开发设计了如图7所示的水平淬火冷却机构,与工频透热炉、回火炉构成热处理生产线,工件以水平方向垂直进入液面高于工件上部的淬火冷却介质中(为一定浓度的水溶性淬火介质PAG与水混合液),热处理工艺为:淬火液温度25~35℃、淬火液压力0.2~0.4MPa、淬火加热温度900~930℃、回火温度170~190℃。

  图7 二次改进后的摩托车变档鼓热处理线示意

  7. 改善效果

  对应用了上述改善措施热处理后的变档鼓部品进行检验确认:硬度45~48HRC(见图8)、最大硬度和最小硬度相差有4HRC,硬度散差比改善前有了较大改善,其他金相组织和改善前无明显差异,改善达到了预期的效果。

  图8 某型变档鼓二次改善后硬度分布

  8. 结语

  通过对形状比较复杂的变档鼓的热处理设备和工艺的系统改进,使该产品的热处理硬度散差减小,硬度均匀性提高,热处理能耗及成本下降明显,达成了预期目标,这使我们更加意识到只有在实践中不满足于现状,不断思考是否可以比现状更好,进而提出课题,并研究和解决课题,才能使我们的个人技能和热处理事业不断的共同成长。

  作者简介:杨清泉,主任工程师,新大洲本田摩托有限公司。

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