试述热加工强化技术在汽车修理中的应用

王立福

摘 要：经济建设的不断变化与发展，推动了整个城市交通事业的发展，尤其是针对现阶段汽车行业的发展速度更是起到了一定的促进作用，但随之也伴随着一些新问题的出现，对于汽车维修而言，更是一种挑战。文章主要针对汽车维修中存在的问题进行简要的分析与总结，并探讨一种新的强化技术在汽车中的应用现状，仅供参考。

关键词：热加工强化技术；汽车修理；应用分析

1 化学热处理表面强化

科技的不断创新与应用，推动了化学热处理技术的广泛使用。其工作原理操作起来极其简单，就是将一些钢铁材料通过一定温度进行转化，或者可以将多种材料因素一起进行转化使用，改变原有的化学属性和组织成分，这种材质的使用元素可以应用于更广泛的行业之中，耐热性能以及强度都比其他材质的质量要好，而且可以达到表面强化的目的，对此，备受汽车维修行业的青睐。

汽车维修严格意义上来讲，是一种极其复杂的工艺。在此我们以汽车发动机的活塞为例，重点分析化学热处理技术的应用效果及重要意义。汽车在发动时，对于活塞的冲击很大，此时活塞所承受的不仅仅是一定热量上的抗温能力，更需要承受力学上的弯曲变形等冲击。这就要求其耐磨性很高，活塞肖表面要求HRC60-HRC62、芯部要求HRC26-HRC34，直径大概在3米左右范围内。通常来讲，活塞的质地都是钢所制成。但是因为其型号不同，耐热性能及其使用寿命也是有所不同的。要经过一些列的工艺程序才能达到使用要求和标准。

还有一种技术也被广泛的应用于汽车维修行业之中，渗碳淬火处理技术以其独特的施工工艺，对使用材料进行氮化处理，最终使得耐磨性更强。现代发动机中还有一种汽缸套壁很薄，一般铸铁是不能承担的，而是钢缸套并用氮化工艺处理，氮化层深度为0.1～0.6mm、硬度要求Hv1000以上（相当于HRC68以上）。氮化工艺有硬氮化、软氮化。硬氮化又称抗磨氮化，其目的可获得高硬度、高耐性、高疲劳权限。但硬氮化用钢较严，一般是38Cr MoAI钢、软氮化的用钢范围宽，表层硬度相当HRC52-HRC62。硬化层薄（铁氮化合物层0.01～0.02mm）。

软氮化技术主要分别为以下两种，一种是气体软氮化，主要是针对活性碳因子进行碳化处理和使用的一种低温碳氮共有的使用工艺。常用的主要有以下几种：尿素、甲酰胺和三乙醇胺。另外一种是液体软氮化处理技术，这种主要是针对氰化进行处理修复工艺。汽车零部件是由众多小的部件组成，在使用过程中，要求的精准度很高，对于汽车维修过程中所使用的配件也是如此。众所周知，一个小部件的丢失或者是破损都有可能造成重大汽车安全事故的发生。变频器的换挡，中间轴的使用都要必须进行严格的处理检测。在对机械零件进行修复的过程中，通常使用堆焊技术，这样做的目的可以将零部件进行完整修复，同时还可以通过热处理进行很好的强化，提高了整体的耐磨性能。

2 表面淬火强化

表面淬火强化是不改变零件表层的化学成分。通过表层相变获得强化的方法。常用的工艺有火焰淬火、高温快速淬火、高频和中频感应加热淬火等。

火焰淬火是以高温火焰为热源的一种表面淬火方法。常用的火焰：乙炔——氧火焰最高温度3200℃、煤气——氧火焰最高温度约2000℃。高温火焰将工件表面快速加热到淬火温度，随即喷水或投入冷却水中快速冷却，即可获得所需的表层硬度。火焰淬火的零件表层堆焊时选用焊条含碳量应为>0.6%。如万向节的十字轴颈的堆焊焊条选用废气门弹簧即较为理想。高温快速淬火也是较为简单方法：即以铅溶液炉为主要设备，将铅溶液加热至900℃以上，工件迅速投入高温溶液中，工件表面迅速达到淬火温度，即时投入冷却水中淬火。再进行回火即完成。但要注意的是铅在高温蒸发中，毒性大，必须做好排风通气工作。对汽车零件来说，主要是高、中频感应加熱的表面淬火，尤其高频淬火应用广泛，例如，锻钢材质的曲轴轴颈表面，凸轮轴凸轮表面，转向节主肖的外表面淬火等。

3 熔铸法

（1）很多轻型车的制动鼓，鼓的工作面应是灰铸铁，而制动鼓的轮辐需要具有刚性的钢板制成，这就需要将灰铸铁熔铸在钢制的轮辐上。（2）在有色合金熔铸方面现今逐渐淘汰，早期的连杆轴承、曲轴主轴承均有直接熔铸在基体上的结构。随着技术进步熔铸法也逐渐淘汰，在修理中常以堆焊、喷焊所代替。

4 堆焊法强化

4.1 手工电弧堆焊

手工电弧堆焊是一种简单的堆焊方法，无需专用设备，一般电焊机均可使用，直接焊机更好，场地不限，机动性好，根据零件强化层的性能要求选择焊条即可达到目的。堆焊与焊接的区别在于堆焊对焊层的熔透深度无特殊要求，在保证合金结合的条件下，满足焊层金属的化学成分和应有的机械性能。在汽车零件中采用堆焊强化的常有：发动机凸轮轴的进、排气凸轮顶尖部位的强化和磨损修复。其焊条常选用“堆212”牌号焊条，该焊条为铬钼型堆焊焊条，堆焊层化学成分可获得0.5%C、2.2%Cr、1.5%Mo。堆焊层硬度>HRC50。

凸轮的成型加工可在凸轮磨床上进行，或手砂轮机在样板依托下进行。

4.2 自动堆焊

自动堆焊主要借助机械运动和控制，工件转动与轴向移动均可自动进行，焊丝在焊剂保护或振动的动作下实施堆焊。其生产效率比手工堆焊高9-14倍，劳动强度改善，堆焊层表面均匀，工人的操作技术要求不高。自动堆焊对电弧可分为有保护和无保护两种，有保护堆焊有蒸汽保护，二氧化碳气体保护、溶剂保护等。无保护堆焊主要有振动堆焊。

4.3 振动堆焊

振动堆焊技术早在1949年末就被研制，但是由于受到当时条件的限制没有广泛的被使用，直到60年代末才开始真正的被使用于汽车维修行业之中。主要是针对于汽车零件修复以及强化表面等处理的一种技术。涉及到的机械设备有很多，例如振动焊机头，振动拖板，其中还包括冷却喷水机，振动齿轮，弹簧等机械小部件。振动堆焊主要是使机械处于一种小的振动间歇状态，将其要修复的零部件放在其上进行作业，热处理。当金属部件融化到一定程度的时候就可以将金属通过施工工艺进行表面焊接，强化其硬度。通常情况下采用的是70型号的或者是65Mn的钢丝为主。这样做的目的不仅仅是为了提高材料的表面的光滑度，更是为了强化其耐磨性和冷却水的速度。

表面硬度一般为HRC45-HRC55。为了提高硬度在冷却水中加入5%碳酸钠以提高冷却速度。为了稳定电弧，减少金属爆裂和损耗，在电路中串接一个电感，可使电级金属损耗从30%降到6%～8%，而堆焊层的厚度从0.6～0.7mm，增加到1.4～2.5mm、或更高些、电感值的大小影响到短路电流的增长率。电感值过小电流增长加大，飞溅明显增大，电感值过大则短路电流增长率小，电弧的稳定性破坏，通常电感值为0.1～0.2毫米最小。

参考文献

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