Trục Chạc và Moay Ơ Lái Trục Trước Bằng Vật Liệu 40Cr

40Cr (tương đương với thép kết cấu hợp kim AISI 5140) là một loại thép hợp kim cacbon trung bình, có độ thấm tôi, độ bền và độ dẻo dai tốt. Sau khi xử lý nhiệt luyện, độ cứng có thể đạt HRC25-35, được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận chịu ứng suất cao của hệ thống truyền động trục trước ô tô. Trục chạc trục trước và moay ơ lái là các bộ phận truyền động và lái quan trọng của xe dẫn động cầu trước hoặc dẫn động bốn bánh, thường được rèn bằng 40Cr để chịu mô-men xoắn, va đập và tải trọng mỏi. Việc lựa chọn 40Cr xuất phát từ các đặc tính cơ học tổng thể tuyệt vời của nó (ví dụ: độ bền kéo ≥ 785MPa), phù hợp với xe thương mại, xe chở khách và xe tải hạng nặng tầm trung và thấp, nhưng cần lưu ý đến nguy cơ nứt khi tôi.

Trục Chạc Trục Trước (Yoke)

Trục chạc trục trước là bộ phận kết nối ở đầu trục truyền động, dùng để kết nối khớp các đăng và bán trục, thực hiện truyền động từ bộ vi sai đến bánh xe, đặc biệt quan trọng trong cầu chủ động không đồng tốc.

• Tác dụng chính:
  • Truyền mô-men xoắn: Chịu mô-men xoắn đầu ra của động cơ (có thể đạt 500-2000Nm), đảm bảo phân phối lực đều giữa cầu trước và cầu sau.
  • Bù góc: Phối hợp với khớp các đăng, thích ứng với sự thay đổi góc của trục truyền động khi lái, giảm rung và tiếng ồn.
  • Chống va đập: Hấp thụ tải trọng dọc trục/hướng tâm do đường xóc nảy gây ra, ngăn hệ thống truyền động bị tuột hoặc gãy.
• Đặc điểm cấu trúc:
  • Thiết kế hình chạc: Cấu trúc hình chữ U hoặc rãnh chữ thập, đường kính φ40-80mm, dài 100-200mm, miệng chạc có rãnh ổ kim.
  • Vị trí lắp đặt: Đầu ra của bộ vi sai trục trước, kết nối với rãnh then hoa của bán trục, phù hợp với hệ thống treo MacPherson hoặc tay đòn kép.
  • Ví dụ về thông số kỹ thuật: Đầu chạc 40Cr dùng cho xe tải hạng nặng Shaanxi F2000, trọng lượng khoảng 2-5kg.
• Ưu điểm của vật liệu 40Cr:
  • Hiệu suất tổng thể tốt sau khi nhiệt luyện, phù hợp với các ứng dụng có độ chính xác trung bình, tốc độ cao (tốc độ ≤ 5000rpm).
  • Xử lý nhiệt: Nung nóng đều ở 850-880℃ sau khi rèn, tôi ở 860℃ + ram, tránh nứt.
• Tóm tắt quy trình gia công:
  1. Rèn tạo hình: Rèn tự do hoặc rèn khuôn, nhiệt độ 1100-1200℃.
  2. Gia công thô: Tiện cánh chạc + phay rãnh, chừa lượng dư 0.5mm.
  3. Xử lý nhiệt + gia công tinh: Tiện CNC tinh sau khi nhiệt luyện, đảm bảo độ đồng trục ≤ 0.02mm. Khó khăn: Độ chính xác của miệng chạc cao, cần dụng cụ PCD để gia công bề mặt cứng.

Moay Ơ Lái (Steering Knuckle)

Moay ơ lái là trục xoay lái của bánh trước, kết nối hệ thống treo, hệ thống lái và moay ơ bánh xe, chịu mô-men xoắn lái và lực phanh.

• Tác dụng chính:
  • Hỗ trợ lái: Dẫn hướng góc quay của bánh xe (±45°), đảm bảo khả năng điều khiển ổn định.
  • Chia sẻ tải trọng: Chịu tải trọng thẳng đứng (1-3 tấn/bánh) và lực ngang, ngăn ngừa mài mòn lốp không đều.
  • Tích hợp chức năng: Lắp đặt cảm biến ABS và rotuyn, tối ưu hóa phản hồi lái.
• Đặc điểm cấu trúc:
  • Đúc/rèn hình sừng dê: Lỗ tai trên/dưới kết nối tay điều khiển, lỗ trục chính lắp đặt moay ơ, đường kính φ50-70mm.
  • Vị trí lắp đặt: Trong hệ thống treo độc lập trục trước, kết nối với trụ MacPherson và thanh kéo lái.
  • Ví dụ về thông số kỹ thuật: Đường kính trục 50-70mm, trọng lượng 3-6kg, phù hợp với trục trước của Santana hoặc xe tải hạng nặng.
• Ưu điểm của vật liệu 40Cr:
  • Độ bền cao: HRC50 trở lên sau khi tôi, cấu trúc trục đồng đều, tuổi thọ chống mỏi > 10^6 chu kỳ.
  • Xu hướng thay thế: Có thể được thay thế bằng thép không nhiệt luyện để giảm chi phí, nhưng 40Cr vẫn là vật liệu chủ đạo trong các dòng xe tầm trung.
• Tóm tắt quy trình gia công:
  1. Rèn + nung nóng đều: Giữ nhiệt ở 850℃ trong 10-20 phút ngay sau khi rèn, giảm biến dạng.
  2. Gia công thô/tinh: Phay CNC năm trục lỗ tai + tiện trục, độ nhám bề mặt Ra1.6μm.
  3. Xử lý nhiệt + kiểm tra: Tôi nước ở 860℃, kiểm tra độ cứng (bề mặt > lõi). Khó khăn: Đường kính trục ảnh hưởng đến cấu trúc tôi, đường kính lớn dễ làm mềm lõi, cần tối ưu hóa thời gian giữ nhiệt.