[发明专利]车辆用可变齿条比齿杆的感应加热热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆用可变齿条比（VGR,Variable rack ratio）齿杆（RACK BAR）的感应加热热处理方法，更具体地说，本发明涉及一种在满足车辆用VGR齿杆所要求的机械物性的同时还能简便地进行提高耐久性的回火作业的车辆用VGR齿杆感应加热热处理方法。

背景技术

车辆用齿杆是一种能够把车辆方向盘所驱使的活塞的旋转运动转换及传达成齿条（RACK）直线运动的零件，不仅能够通过重量轻型化而提高燃比并实现车辆轻型化，还能根据转向角来改变齿轮比而得以改善方向盘的转向感。

可变齿条比齿杆是一种在低速、高速驾驶、停车时改变驾驶盘（Steering Wheel）反应力的装置，其齿轮间隔不规则，在更改车道或停车时稍微转动方向盘就能随心所欲地改变方向。

图1是VGR齿杆的照片。如图1所示，VGR齿杆由圆筒型的圆棒部与齿部构成，齿部的齿间隔在中央部分相对较宽而两侧则相对较窄地形成。这是为了在低速、高速驾驶、停车时得到不同的驾驶盘反应力。圆棒长度随着产品而不同。齿杆的热处理指的是针对齿部的热处理。

现有齿杆的一般热处理方法为，利用高频感应加热装置进行高频热处理后，把热处理后的齿杆另外移到加热炉并且在240度维持2小时地进行回火。

加热金属时所采取的高频加热（或称“高频感应加热”）方式为，把凭借电磁感应作用而有交流（高频）电流流动的线圈里的金属加热，金属之类的导电体由于涡电流损失与磁滞损耗的抵抗作用而产生热。利用如此生成的热把被加热（金属或导电体）物质加热的过程称为感应加热，利用高频电流时则称为高频感应加热。

现有齿杆的一般热处理方法使用高频感应加热装置，通常使用150kHz以上的高频进行热处理。使用150kHz以上的相对较高的高频时虽然能得到较高的表面硬度（HV700），但是由于硬化深度较薄（0.7mm）而无法得到所需要的硬化深度，因此只能在齿的上端部（即，峰部）局部硬化而发生齿出现龟裂等问题。

而且，现有技术在进行高频感应加热后，另外在电加热炉对经过感应加热热处理的齿杆进行回火。回火（tempering）是为了对经过高频热处理后从铁素体（ferrite）+珠光体（pearlite）组织转变（变态）到马氏体（martensite）组织的齿杆赋予耐久性而进行的工序。马氏体组织是一种非常硬的组织而使得接触齿杆的其它物体无法承受，而且由于其非常硬而可能会发生裂（crack），因此为了稍微降低该组织的硬度、消除龟裂危险及提高整体齿杆的耐久性而进行回火。现有的回火工序在回火治具装载50个左右的齿杆后装入“电加热炉”，该电加热炉是作为回火治具的回火炉。加热炉的温度设定为240度并且维持时间设定为2小时后进行回火工序。回火完毕后取出该产品进行空冷。

前述加热炉方式的回火工序需要把产品移动到加热炉后进行回火，因此很容易发生产品外观压痕、刮痕之类的二次不良。而且，加热炉方式的回火工序由于在加热炉里的二次加热而使得高频热处理部以以外的其它部分也出现回火色。“回火色（temper color）”指的是由于240度的热气导致高频热处理部以外的其它部分（圆棒部）也发生颜色变化的现象，它属于加热炉方式的回火工序的最大缺点。

发明内容

【解决的技术问题】

本发明旨在解决上述问题，本发明的目的是提供一种车辆用可变齿条比齿杆的感应加热热处理方法，在满足车辆用VGR齿杆所要求的机械物性的同时还不会发生基于回火工序的外观压痕现象或刮痕，也不会在没有进行高频热处理的圆棒部出现“回火色”。

本发明的目的不限于上述目的，前文没有提到的本发明其它目的可以从后述说明中得到明确阐释。

【解决问题的技术方案】

为了实现上述目的，本发明车辆用VGR齿杆感应加热热处理方法包括下列步骤：a）高频热处理步骤，利用频率10kHz以下的高频感应加热装置进行感应加热热处理，让VGR齿杆位于电感线圈的内部通孔，一边让上述VGR齿杆上下移动一边进行感应加热热处理的同时，把连接到水冷装置的喷水部置于上述电感线圈的下部而同时进行水冷；及b）高频回火步骤，在上述热处理步骤后利用同一高频感应加热装置进行，在不进行水冷的状态下，在上述高频感应加热装置的输出低于上述热处理步骤中的输出的状态下让上述VGR齿杆上下移动地进行。

较佳地，上述高频热处理步骤及在上述高频回火步骤中，上述VGR齿杆在非旋转状态下上下移动。

较佳地，上述电感线圈的内部通孔具有三角形形状或半圆形状。