牛恩來(lái)

（東風(fēng)商用車(chē)技術(shù)中心）

橋殼是車(chē)輛行駛系的主要組成件之一，其應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度以及質(zhì)量小的特點(diǎn)。重型車(chē)橋橋殼從結(jié)構(gòu)上可分為整體式橋殼和分段式橋殼兩類(lèi)；整體式橋殼（見(jiàn)圖1a）在鑄造工藝和機(jī)械加工方面對(duì)設(shè)備及工藝要求高而很少被設(shè)計(jì)者采用；分段式橋殼（見(jiàn)圖1b）是由鑄造橋殼中間部分與兩端軸頭組裝而成，橋殼的分段使其局部幾何尺寸減小，解決了鑄造過(guò)程中砂型制作難以及對(duì)鑄造設(shè)備要求高等技術(shù)難點(diǎn)，同時(shí)也降低了對(duì)機(jī)械加工設(shè)備行程方面的要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師常采用此種結(jié)構(gòu)，本文主要對(duì)分段式橋殼軸頭的熱裝工藝進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出Z優(yōu)裝配工藝。

圖1  橋殼示意

1.分段式橋殼的熱裝方式

目前分段式橋殼其兩端軸頭的組裝采用橋殼爐中局部加熱和局部感應(yīng)加熱兩種方法，這兩種加熱方法各有利弊，共同點(diǎn)都是將橋殼局部加熱使其膨脹，然后將軸頭插入橋殼中，冷卻后橋殼局部收縮使橋殼和軸頭達(dá)到過(guò)盈配合，Z終實(shí)現(xiàn)分段式橋殼組裝的目的。

（1）爐中局部加熱  爐中加熱需要將橋殼局部裝入爐中加熱，此工藝生產(chǎn)效率低、能耗大，成本高，工作現(xiàn)場(chǎng)的操作難度比較大，生產(chǎn)節(jié)拍慢且很難作為單一工序并入零部件生產(chǎn)線中，但是零件局部溫度一致性比較容易控制，一般情況下生產(chǎn)線上不采用此種加熱裝配工藝。

（2）局部感應(yīng)加熱  感應(yīng)加熱速度快，能耗低、操作方便，加熱溫度也便于控制，可作為單一工序并入零部件生產(chǎn)線中，表面上分析可以克服爐中局部加熱的一些缺點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中也有一些應(yīng)用，但目前的橋殼局部感應(yīng)加熱技術(shù)采用感應(yīng)器外圈加熱的方法，此種外圈局部感應(yīng)加熱熱裝的方法有一定的局限性；對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單比較的橋殼，外圈感應(yīng)加熱（見(jiàn)圖2）可以滿足裝配技術(shù)要求，而對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的特殊橋殼，如我公司某橋殼帶有直徑較大的法蘭，外圈感應(yīng)加熱就非常不能滿足需求，因?yàn)樵诟袘?yīng)加熱過(guò)程中當(dāng)橋殼基體達(dá)到所需溫度時(shí)，法蘭的溫度已經(jīng)很高甚至超出相變溫度，這是感應(yīng)加熱中的臨近效應(yīng)所致，橋殼的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致大直徑法蘭和感應(yīng)器之間的間隙小，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)法蘭溫度過(guò)高，但橋殼基體溫度很難達(dá)到熱裝所需要溫度的情況，這將直接導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。

圖2 橋殼外圈感應(yīng)加熱示意

在實(shí)際生產(chǎn)熱裝配過(guò)程中，當(dāng)局部感應(yīng)溫度很高時(shí)，法蘭及軸孔等部位外表面組織發(fā)生變化，出現(xiàn)少量淬火組織或改變組織比例等進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降無(wú)法滿足產(chǎn)品技術(shù)要求，難以保證分段式橋殼整體質(zhì)量的可靠性及穩(wěn)定性。某類(lèi)型橋殼試制時(shí)使用外圈感應(yīng)加熱在早期臺(tái)架試驗(yàn)中發(fā)生斷裂就是溫度過(guò)高引起組織發(fā)生變化導(dǎo)致的。綜上分析對(duì)分段式橋殼的熱裝采用局部感應(yīng)外圈加熱存在一定的局限性，應(yīng)對(duì)工藝進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化。

2.局部感應(yīng)加熱工藝優(yōu)化

針對(duì)以上分析分段式橋殼的熱裝方式——局部感應(yīng)外圈加熱存在一定的局限性及分段式橋殼的裝配特點(diǎn)，提出采用了橋殼內(nèi)置感應(yīng)器加熱，即直接對(duì)橋殼內(nèi)孔裝配面進(jìn)行加熱后直接熱裝的方案，如圖3所示；橋殼內(nèi)孔加熱能夠更精確的控制內(nèi)孔加熱溫度、熱膨脹量，滿足過(guò)盈裝配需求，同時(shí)確保橋殼外表面不因直接加熱溫度過(guò)高產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致的性能下降，采用橋殼內(nèi)孔加熱，使加熱溫度更加均勻，裝配質(zhì)量得以保證。

圖3 橋殼內(nèi)孔感應(yīng)加熱示意

（1）內(nèi)孔加熱感應(yīng)器的設(shè)計(jì)

根據(jù)橋殼的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)及加熱尺寸，一般采用內(nèi)孔分三段或者四段同時(shí)感應(yīng)加熱（見(jiàn)圖4），并在感應(yīng)器兩端加裝定位及導(dǎo)向裝置，保證橋殼基體加熱溫度均勻，熱膨脹量一致，實(shí)現(xiàn)既保證裝配質(zhì)量，又不降低橋殼的強(qiáng)度。實(shí)際裝配過(guò)程中可根據(jù)橋殼外部結(jié)構(gòu)尺寸適當(dāng)調(diào)整感應(yīng)器有效圈的間距以及感應(yīng)器與橋殼內(nèi)孔表面的間距，使橋殼加熱溫度更為均勻，在加熱過(guò)程中如果條件允許能使橋殼轉(zhuǎn)動(dòng)，溫度均勻性效果會(huì)更好。

圖4 橋殼內(nèi)孔加熱感應(yīng)器示意

（2）內(nèi)孔加熱參數(shù)

通過(guò)內(nèi)孔感應(yīng)加熱方式實(shí)現(xiàn)熱裝，在不同截面上，感應(yīng)器有效圈與橋殼內(nèi)孔表面的間隙為5~8mm。根據(jù)軸頭與橋殼裝配公差以及相變的溫度控制確定Z終熱裝溫度；為保證測(cè)量感應(yīng)加熱溫度的準(zhǔn)確性，在工藝制定及參數(shù)調(diào)整時(shí)采用預(yù)埋熱電偶與雷泰紅外測(cè)溫儀共同測(cè)量，以熱電偶為準(zhǔn)校準(zhǔn)紅外測(cè)溫儀測(cè)量數(shù)值?但在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)利用工藝參數(shù)保證溫度范圍，僅用紅外測(cè)溫儀監(jiān)控即可。

同時(shí)查閱相關(guān)資料，感應(yīng)加熱內(nèi)孔膨脹量可由下面的公式計(jì)算

△d=ad₀（t₁-t₀）

式中 a——線膨脹系數(shù)，取1.25×10^-5/℃；

d₀——橋殼裝配內(nèi)孔尺寸，mm；

t₁——裝配所需的Z高溫度，℃；

t₀——加熱前溫度，一般取室溫，℃。

（3）實(shí)際應(yīng)用及熱裝效果

以公司某鑄造分體式橋殼為例，內(nèi)孔感應(yīng)加熱熱裝的相關(guān)加熱參數(shù)為：電壓340V，電流270A，匝比8