Horquilla del eje de transmisión delantero y mangueta de dirección de material 40Cr

40Cr (equivalente al acero estructural aleado AISI 5140) es un acero aleado de medio carbono con buena templabilidad, resistencia y tenacidad. Después del tratamiento de temple y revenido, la dureza puede alcanzar HRC25-35. Se utiliza ampliamente en componentes de alta tensión del sistema de transmisión del eje delantero de automóviles. La horquilla del eje de transmisión delantero y la mangueta de dirección son componentes clave de transmisión y dirección en vehículos de tracción delantera o tracción en las cuatro ruedas, y a menudo se forjan con 40Cr para soportar torsión, impacto y cargas de fatiga. La selección de 40Cr se debe a sus excelentes propiedades mecánicas integrales (como la resistencia a la tracción ≥785MPa), lo que lo hace adecuado para vehículos comerciales, turismos y camiones pesados de gama media y baja, pero se debe prestar atención al riesgo de agrietamiento por temple.

Horquilla del eje de transmisión delantero (Yoke)

La horquilla del eje de transmisión delantero es el conector en el extremo delantero del eje de transmisión, que se utiliza para conectar la junta universal y el semieje, realizando la transmisión de potencia desde el diferencial a las ruedas, especialmente en puentes de transmisión no isocinéticos.

• Función principal：
  • Transmitir par: Soporta el par de salida del motor (hasta 500-2000Nm), asegurando una distribución uniforme de la potencia entre los ejes delantero y trasero.
  • Compensar el ángulo: En combinación con la junta universal, se adapta a los cambios de ángulo del eje de transmisión durante la dirección, reduciendo la vibración y el ruido.
  • Resistencia al impacto: Absorbe las cargas axiales/radiales causadas por las irregularidades de la carretera, evitando que el sistema de transmisión se desacople o se rompa.
• Características estructurales：
  • Diseño de horquilla: Estructura en forma de U o ranura en cruz, diámetro φ40-80mm, longitud 100-200mm, la abertura de la horquilla tiene una ranura para cojinetes de agujas.
  • Posición de instalación: Extremo de salida del diferencial del eje delantero, conectado al estriado del semieje, adecuado para suspensión McPherson o de doble horquilla.
  • Ejemplo de especificación: Horquilla 40Cr para camión pesado Shaanxi Auto F2000, peso aproximado de 2-5kg.
• Ventajas del material 40Cr：
  • Buen rendimiento integral después del temple y revenido, adecuado para ocasiones de precisión media y alta velocidad (velocidad de rotación ≤5000rpm).
  • Tratamiento térmico: Calentar uniformemente a 850-880℃ después de la forja, temple a 860℃ + revenido, para evitar grietas.
• Breve descripción del proceso de mecanizado：
  1. Forjado: Forja libre o forja con matriz, temperatura 1100-1200℃.
  2. Mecanizado en bruto: Torneado del brazo de la horquilla + fresado de la ranura, dejando un margen de 0.5mm.
  3. Tratamiento térmico + Mecanizado de precisión: Torneado de precisión CNC después del temple y revenido, asegurando una concentricidad ≤0.02mm. Dificultad: La precisión de la abertura de la horquilla es alta, se requiere el uso de herramientas PCD para mecanizar la superficie endurecida.

Mangueta de dirección (Steering Knuckle)

La mangueta de dirección es el pivote de dirección de la rueda delantera, que conecta la suspensión, el sistema de dirección y el cubo de la rueda, soportando el par de dirección y la fuerza de frenado.

• Función principal：
  • Soporte de la dirección: Guía el ángulo de rotación de la rueda (±45°), asegurando una conducción estable.
  • Distribución de la carga: Soporta la carga vertical (1-3 toneladas/rueda) y la fuerza lateral, evitando el desgaste desigual de los neumáticos.
  • Funciones integradas: Instala sensores ABS y rótulas, optimizando la respuesta de la dirección.
• Características estructurales：
  • Pieza fundida/forjada en forma de cuerno de carnero: Los orificios de las orejetas superior/inferior conectan el brazo de control, el orificio del eje principal instala el cubo de la rueda, diámetro φ50-70mm.
  • Posición de instalación: En la suspensión independiente del eje delantero, conectado al puntal McPherson y a la barra de dirección.
  • Ejemplo de especificación: Diámetro del eje 50-70mm, peso 3-6kg, adecuado para el eje delantero de Santana o camión pesado.
• Ventajas del material 40Cr：
  • Alta resistencia: HRC50 o superior después del temple, la estructura del eje es uniforme, la vida útil a la fatiga es >10^6 ciclos.
  • Tendencia de sustitución: Puede ser reemplazado por acero no templado para reducir costes, pero 40Cr sigue siendo la corriente principal en los modelos de gama media.
• Breve descripción del proceso de mecanizado：
  1. Forjado + Calentamiento uniforme: Mantener inmediatamente a 850℃ durante 10-20 minutos después de la forja para reducir la deformación.
  2. Mecanizado en bruto/precisión: Fresado CNC de cinco ejes de los orificios de las orejetas + torneado del eje, rugosidad superficial Ra1.6μm.
  3. Tratamiento térmico + Inspección: Temple en agua a 860℃, detección del gradiente de dureza (superficie > núcleo). Dificultad: El diámetro del eje afecta la estructura del temple, el diámetro grande facilita el ablandamiento del núcleo, es necesario optimizar el tiempo de mantenimiento de la temperatura.