减震器轴承热处理变形控制方法

吕成

(大安正太轴承有限公司 技术部，吉林 大安 131300)

减震器是汽车悬架系统的阻尼元件，用于缓解不平路面对车体的冲击。减震器轴承主要应用于汽车前减震器上，是车身与减震器之间的一个连接部件。目前国内生产减震器轴承的公司很少，产品质量与国外同类相比还存在着很大的差距，大多数客户使用INA和SKF等进口轴承。下文通过对减震器轴承热处理变形控制方法的研究，以提高减震器轴承热处理质量，降低生产成本。

1 减震器轴承结构与类型

汽车减震器轴承的种类很多，根据运转摩擦方式不同主要分为两大类。

1.1 滑动摩擦

滑动摩擦类轴承属于自润滑轴承，其结构如图1所示，轴承材料为工程塑料(PA66或POM)。其特点为：承载力比较大，运转平稳，摩擦力大，噪声小，成本低，启动力矩较大。

图1 滑动摩擦轴承结构示意图

1.2 滚动摩擦

滚动摩擦类轴承又分为两种。一种是轴承上、下盖为PA66，中间部分为钢制沟道圈和钢球，结构如图2所示。另一种是上、下片为钢制冲压座圈、轴圈，中间为钢球，结构如图3所示。其特点是承载力一般，多数用在轿车上，摩擦力小，容易产生异响，启动力矩小。

1—轴承下盖；2—保持架；3—钢球；4—沟道圈；5—轴承上盖

1—座圈；2—钢球；3—保持架；4—密封圈；5—冲压外罩；6—轴圈

2 产品工艺要求

由于汽车减震器轴承结构比较复杂，轴承零件多为低碳钢或高碳钢冷冲压成形，成形后的零件不再进行机加工，因此，对冲压轴圈、座圈的钢球沟道面要求特别高，要求轴承热处理后表面无氧化，变形小。在实际生产中，零件表面无氧化能够较好地控制，但变形却难以控制，每次淬火后的合格率都比较低。以BDA1029轴承为例进行分析，其尺寸结构如图4所示。冲压轴圈与座圈的钢板厚度均为1.0 mm,材料为65Mn，要求沟道和铆压处变形量不超过0.2 mm。

图4 BDA1029轴承尺寸结构

3 热处理变形控制方法

工艺要求轴圈和座圈沟道及铆压处平面翘曲变形量不超过0.2 mm，但65Mn属于高碳合金结构钢，冲压成形时会产生很大的应力，热处理后变形量较大，在现有生产条件下，废品率高，合格率仅达到50%左右，加工成本很高。为减小变形，采取了两种措施予以改进。

3.1 改变热处理控制方式

淬火所用设备为网带连续淬火炉，原淬火方式是将工件散放在网带上，工件在加热过程中相互挤压，产生变形，再经过淬火冷却时释放应力，变形量较大。因此，将淬火时工件的散放改为平面摆放，不产生相互挤压，并且在淬火前增加一道去应力退火工序(退火温度500～600 ℃，保温3～4 h)，消除在冷挤压成形时产生的应力。经过几次淬火验证，合格率达到80%左右。

3.2 采用模压回火

轴承零件淬火后，采用模压回火的方法进一步减小热处理后产生的变形。根据产品结构特点，设计的座圈、轴圈压模结构如图5所示。为了提高效率，采用多个工件叠加的方式进行回火，具体方法如图6所示。

图5 座圈、轴圈压模结构示意图

1—螺栓；2—左压板；3—工件；4—中间压板；5—右压板

模压回火工艺是控制工件变形的关键，根据工艺要求的工件硬度值与淬火后的硬度值，确定回火工艺。一般要求工件淬、回火后硬度为58～62 HRC，因此，要求淬火的硬度最好控制为60～63 HRC，以保证工件回火后的硬度，回火还需要经过DOE(试验设计)验证。最终确定的回火工艺为：(1)预热阶段，将工件装好后先不夹紧，放入回火炉内升温至180 ℃；(2)夹紧校正阶段，炉内的工件升温到180℃后，保温30min，然后用专用工具取出，将两端螺帽拧紧，再次放入炉内，升温至200 ℃；(3)冷却阶段，将温度升至200 ℃，保温40 min后，取出空冷，彻底冷却后松开螺帽。

4 结束语

汽车减震器轴承座圈、轴圈零件经过上述改进的热处理工艺，变形量可控制在0.1 mm以内，大幅降低了产品的废品率和加工制造成本。经过连续批量生产，减震器轴承零件热处理后检测合格率达到了100%。