一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，針對(duì)其強(qiáng)度和硬度需要，選擇合適的合金元素，特別是稀土元素Nd作為有益的合金化元素引入到球籠的鋼材原料中，從而保證了球籠具有良好的抗壓強(qiáng)度，并且成本控制在合理的范圍之內(nèi)，使傳動(dòng)軸用球籠在實(shí)際應(yīng)用中保持了良好的力學(xué)性能。
【專利說明】一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球籠，具體的說，是涉及一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠。
【背景技術(shù)】
[0002]球籠是車輛轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的主要零件，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上有著很大的需求量，呈逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，并且是汽車萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)上的易損件。它的失效將導(dǎo)致前橋驅(qū)動(dòng)失效并影響轉(zhuǎn)向，故球籠的強(qiáng)度和硬度是前橋質(zhì)量控制的關(guān)鍵項(xiàng)目。在加工過程中，現(xiàn)有技術(shù)采用毛坯調(diào)質(zhì)處理和軸徑感應(yīng)淬火的方案，曾出現(xiàn)較大比例的不合格品，其缺陷形態(tài)表現(xiàn)為出現(xiàn)淬火裂紋。經(jīng)調(diào)整工藝參數(shù)，進(jìn)行單件調(diào)試仍難以保證零件符合技術(shù)條件。大多數(shù)生產(chǎn)廠家制造球籠是用棒料，通過切斷、鐓粗、沖孔、輾擴(kuò)成厚壁環(huán)，再用切削的方法加工而成的。這種方法材料利用率低，成形速度慢，產(chǎn)品成本也高。
[0003]在傳動(dòng)軸用球籠的鋼材原料方面，鋼的強(qiáng)度越高，應(yīng)力越大，脆性斷裂的危險(xiǎn)性越大。因此，對(duì)鋼材原料的強(qiáng)度和硬度提出了較高的要求。在鋼材外觀方面，外觀質(zhì)量日益受到重視，對(duì)于球籠來說，為避免應(yīng)力集中，也要求對(duì)鋼材表面瑕疵進(jìn)行嚴(yán)格控制。目前，需要考慮的主要問題:使傳動(dòng)軸用球籠具備所需的抗壓強(qiáng)度和硬度，選擇出適合于球籠的合金元素，并兼顧成本問題；鑒于球籠的特殊用途，必須嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量；以及熱處理工藝中，鋼材中殘余應(yīng)力較大導(dǎo)致的裂紋問題，也必須加以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述傳動(dòng) 軸用球籠的使用性能問題，本發(fā)明提供了一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，該含Nd球籠通過對(duì)組成元素和處理工藝的控制，使其具有優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度和硬度。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其鋼材原料成分按重量百分比計(jì)為:0.30 ~0.40%的 C，0.1 ~1.0%的制，0.10 ~0.15%的 Cr，0.10 ~0.20%的 Zr，0.10 ~0.30% 的 Si，0.01 ~0.10% 的 S，0.001 ~0.005 % 的 B，0.001 ~0.005 % 的 Mn，0.001~0.005%的Ti，以及不可避免的雜質(zhì)，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]所述球籠的制備工藝步驟包括:
[0007]a、將Φ60~Φ65πιπι的含Nd鋼管經(jīng)下料、鐓粗、擠壓成型制造成球籠坯體；
[0008]b、將所述球籠坯體以50~60°C /h的升溫速度加熱至820~860°C，保溫30~40分鐘，然后油冷至250~300°C ；
[0009]C、接著再將冷卻后的球籠，以60~80°C /h的升溫速度加熱至200~250°C回火，保溫30~40分鐘，然后冷卻到室溫；
[0010]d、將所述冷卻到室溫的球籠進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為-50°c的液氮深冷低溫箱中，保溫60~120分鐘；
[0011]e、將所述深冷處理后的球籠，通過研磨進(jìn)行平整處理，最終獲得傳動(dòng)軸用含Nd球
ο
[0012]優(yōu)選地，所述球籠的鋼材原料成分還含有0.005%~0.01%的Cu，0.001%~0.01% 的 Co, 0.001%~0.003% 的 Ag。
[0013]優(yōu)選地，最終得到的含Nd球籠的抗壓強(qiáng)度為60~70MPa，硬度為60~65HRC。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明通過針對(duì)傳動(dòng)軸用球籠的強(qiáng)度和硬度需要，選擇合適的合金元素，特別是稀土元素Nd作為有益的合金化元素引入到球籠的鋼材原料中，從而保證了球籠具有良好的抗壓強(qiáng)度，并且成本控制在合理的范圍之內(nèi)，使傳動(dòng)軸用球籠在實(shí)際應(yīng)用中保持了良好的力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其鋼材原料成分按重量百分比計(jì)為:0.30%的C，0.1%的 Nd，0.10 % 的 Cr，0.10 % 的 Zr，0.10% 的 Si，0.10% 的 S，0.001 % 的 B，0.001 % 的 Mn，0.005%的Ti，以及不可避免的雜質(zhì)，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該球籠的制備工藝步驟包括:先將Φ60_的含Nd鋼管經(jīng)下料、鐓粗、擠壓成型制造成球籠坯體；再將所述球籠坯體以60°C /h的升溫速度加熱至850°C，保溫30分鐘，然后油冷至250°C ;接著再將冷卻后的球籠，以60°C/h的升溫速度加熱至200°C回火，保溫30分鐘，然后冷卻到室溫；再將冷卻到室溫的球籠進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_50°C的液氮深冷低溫箱中，保溫120分鐘；最后將深冷處理后的球籠， 通過研磨進(jìn)行平整處理，最終獲得傳動(dòng)軸用含Nd球籠。最終得到的含Nd球籠的抗壓強(qiáng)度為65MPa，硬度為62HRC。
[0018]實(shí)施例2:
[0019]一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其鋼材原料成分按重量百分比計(jì)為:0.40%的C，0.5%的 Nd，0.10 % 的 Cr，0.10 % 的 Zr，0.20% 的 Si，0.05% 的 S，0.001 % 的 B，0.005 % 的 Mn，0.005 %的Ti，0.005 % %的Cu，以及不可避免的雜質(zhì)，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該球籠的制備工藝步驟包括:先將Φ65πιπι的含Nd鋼管經(jīng)下料、鐓粗、擠壓成型制造成球籠坯體；再將所述球籠坯體以60°C /h的升溫速度加熱至820°C，保溫30分鐘，然后油冷至300°C ;接著再將冷卻后的球籠，以80°C /h的升溫速度加熱至250°C回火，保溫40分鐘，然后冷卻到室溫；再將冷卻到室溫的球籠進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為-50°C的液氮深冷低溫箱中，保溫60分鐘；最后將深冷處理后的球籠，通過研磨進(jìn)行平整處理，最終獲得傳動(dòng)軸用含Nd球籠。最終得到的含Nd球籠的抗壓強(qiáng)度為70MPa，硬度為65HRC。
[0020]實(shí)施例3:
[0021]一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其鋼材原料成分按重量百分比計(jì)為:0.40%的C，1.0%的 Nd，0.15 % 的 Cr，0.20 % 的 Zr，0.30% 的 Si，0.01 % 的 S，0.001 % 的 B，0.001 % 的 Mn，
0.001%的Ti，0.001 %的Co，0.001 %的Ag，以及不可避免的雜質(zhì)，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該球籠的制備工藝步驟包括:先將Φ65πιπι的含Nd鋼管經(jīng)下料、鐓粗、擠壓成型制造成球籠坯體；再將所述球籠坯體以50°C /h的升溫速度加熱至860°C，保溫30分鐘，然后油冷至250°C ;接著再將冷卻后的球籠，以80°C /h的升溫速度加熱至200°C回火，保溫30分鐘，然后冷卻到室溫；再將冷卻到室溫的球籠進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_50°C的液氮深冷低溫箱中，保溫60分鐘；最后將深冷處理后的球籠，通過研磨進(jìn)行平整處理，最終獲得傳動(dòng)軸用含Nd球籠。最終得到的含Nd球籠的抗壓強(qiáng)度為70MPa，硬度為60HRC。[0022]對(duì)比例1:
[0023]將與本發(fā)明實(shí)施例組成成分相同的鋼材原料，在熱處理步驟后不經(jīng)過深冷處理，則最終獲得傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其抗壓強(qiáng)度僅為50MPa，硬度為55HRC。
[0024]對(duì)比例2:
[0025]改變本發(fā)明實(shí)施例鋼材原料的組成元素，不添加稀土元素Nd，則采用同樣的熱處理和深冷處理步驟后，最終所得到的傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其硬度僅為50HRC，抗壓強(qiáng)度和使用壽命都出現(xiàn)明顯的下降。
[0026]由實(shí)施例1-3和對(duì)比例I和2可以看出，通過利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳動(dòng)軸用含Nd球籠，把稀土元素Nd作為有益的合金化元素引入到球籠中的新思路，Nd元素保證了碳鋼具有良好的強(qiáng)度和硬度；同時(shí)，通過熱處理和深冷處理的手段，使碳鋼提高了耐磨性能和使用壽命；此外，稀土元素的添加，細(xì)化了碳鋼組織，進(jìn)一步增強(qiáng)了碳鋼強(qiáng)度，并使碳鋼在實(shí)際應(yīng)用中保持了良好的力學(xué)性能。
[0027]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及 其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其特征在于:所述球籠的鋼材原料成分按重量百分比計(jì)為:0.30 ~0.40 % 的 C，0.1 ~1.0 % 的 Nd，0.10 ~0.15 % 的 Cr，0.10 ~0.20 % 的 Zr，0.10 ~0.30% 的 Si，0.01 ~0.10% 的 S，0.001 ~0.005 % 的 B，0.001 ~0.005 % 的 Mn，0.001~0.005%的Ti，以及不可避免的雜質(zhì)，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠,其特征在于,所述球籠的制備工藝步驟包括: a、將Φ60~Φ65πιπι的含Nd鋼管經(jīng)下料、鐓粗、擠壓成型制造成球籠坯體； b、將所述球籠坯體以50~60°C/h的升溫速度加熱至820~860°C，保溫30~40分鐘，然后油冷至250~300°C ； C、接著再將冷卻后的球籠，以60~80°C /h的升溫速度加熱至200~250°C回火，保溫30~40分鐘，然后冷卻到室溫； d、將所述冷卻到室溫的球籠進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_50°C的液氮深冷低溫箱中，保溫60~120分鐘； e、將所述深冷處理后的球籠，通過研磨進(jìn)行平整處理，最終獲得傳動(dòng)軸用含Nd球籠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其特征在于，所述球籠的鋼材原料成分還含有 0.005%~0.01% 的 Cu，0.001%~0.01% 的 Co，0.001%~0.003% 的 Ag。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳動(dòng)軸用含Nd球籠，其特征在于，最終得到的含Nd球籠的抗壓強(qiáng)度為60~70MPa ，硬度為60~65HRC。
【文檔編號(hào)】C22C38/32GK103966518SQ201410154991
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】李艷 申請(qǐng)人:李艷