[发明专利]带浇注钢芯的铸件-转向轴及制造转向轴的方法

说明书

本发明涉及一种带浇注钢芯(复合铸件)的铸件-转向轴(Guss-Achsschenkel)及制造该转向轴的方法。

在现有技术中，载重汽车的转向轴被构造成锻钢件。轴颈(Zapfen)用于容纳车轮轴承，轮毂，制动盘和车轮。

在DE 2349731中记载有一种铰接部，尤其是车辆的前轮悬挂，及其制造方法。铰接结构由两个基本部件组成。即，基础铸件和单件轴。该单件轴构造成锻造件。

锻钢的转向轴的优点特别在于与相对较高的断裂延伸率(Bruchdehnung)相关的高强度。而其缺点则在于较大重量，在诸如空腔、侧凹等造型上设计者缺少构形自由度。这也导致了制造和加工成本的增加。此外铸件的腐蚀表现要优于钢。

因此本发明的任务在于建议一种转向轴，其生产成本更低，并且在必须的高强度要求的情况下具有比已知的转向轴更轻的重量。

特别地，本发明的复合铸件-转向轴特征在于在超载时主轴颈具有更大变形。

复合转向轴特征在于，其在损伤(裂缝)后并非突然间坏掉，而是带着相对大偏移地滞后。因此司机有机会提早注意到损伤和避免完全崩溃。

根据本发明该任务通过权利要求1和2的特征部分得以解决。

优选的是，由球墨铸铁合金(Sphaerogusslegierung)浇注而成的部件除从500到850MPa的高机械强度，和从350到550Mpa的高屈服点外，同时还具有至12％的高韧度。

此外，按照本发明的一个特别设计，球墨铸铁合金除主要成分铁外，还有碳、硅、磷、镁、铬、铝、硫、铜和锰及常见杂质的非铁成分，根据下列实施例：

实施例1

化学成分为3.34％重量百分比的碳、2.92％重量百分比的硅、0.62％重量百分比的铜、0.17％重量百分比的锰、0.038％重量百分比的镁、0.025％重量百分比的磷、0.021％重量百分比的铬、0.01％重量百分比的铝、0.001％重量百分比的硫，其余为铁和常见杂质。球形晶体(Sphaerolith)数量为每平方毫米400个球形晶体。石墨成分9.7％。按照DIN EN ISO 945石墨模到97.9％的VI模。按照DIN EN ISO 945型号分布为45％的型号8、42％的型号7和13％的型号6。珠光体(Perlit)含量为84％。布氏硬度为248HB。经由拉伸试验确定以下值：屈服点R_p 0.2＝474Mpa、抗拉强度Rm＝778Mpa、断裂延伸率A5至11.4％以及弹性模量E＝165到170kN/mm²。

实施例2

化学成分为3.5％重量百分比的碳、2.65％重量百分比的硅、0.77％重量百分比的铜、0.26％重量百分比的锰、0.038％重量百分比的镁、0.026％重量百分比的磷、0.029％重量百分比的铬、0.004％重量百分比的铝、0.001％重量百分比的硫，其余为铁和常见杂质。经由拉伸试验确定以下值：屈服点R_p 0.2＝405Mpa、抗拉强度Rm＝639Mpa、断裂延伸率A5至9.6％以及弹性模量E＝165到170kN/mm²。布氏硬度为238HB。

实施例3

化学成分为3.43％重量百分比的碳、3.38％重量百分比的硅、0.71％重量百分比的铜、0.2％重量百分比的锰、0.037％重量百分比的镁、0.047％重量百分比的磷、0.043％重量百分比的铬、0.012％重量百分比的铝、0.004％重量百分比的硫和0.0008％重量百分比的硼，其余为铁和常见杂质。经由拉伸试验确定以下值：屈服点R_p 0.2＝558Mpa、抗拉强度Rm＝862Mpa、断裂延伸率A5至6.1％。布氏硬度为288HB。微观组织中球形晶体数量测定为每平方毫米455个球形晶体。

在唯一的附图中示出的是转向轴的一个实施例。

图1示出了本发明的带有钢芯2和包封钢芯的铸件3的转向轴1的一个可能实施例的截面图。所述钢芯2由商业上通用的钢组成，所述铸件3由球墨铸铁合金组成。

与本发明相关的优点尤其在于，相对于已知的锻造方案转向轴可以更便宜地制造。转向轴特征在于更轻的重量。此外，基本简化了加工。

通过将两种材料组合到一个零件中各个单个材料的主要优点在高要求的主轴颈上最佳利用。外有高强度，内具高延伸。

复合铸件带来了有利的应力分布(E-Modul)并由此提高了在交变弯曲上要求的主轴颈的使用寿命。