CN102350615A - 星形套分流闭塞成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种星形套分流闭塞成形方法，它的工艺流程依次包括锯料、球化退火、抛丸、磷皂化处理、冷镦粗挤压、球化退火、抛丸、磷皂化处理、反挤、冲孔、不完全退火、抛丸、磷皂化处理和分流闭塞成形，最终得到满足组织性能、尺寸精度要求的产品。本发明采用分流闭塞成形方法来得到星形套复杂的外表面，解决了传统生产中加工余量大、尺寸精度差、毛坯内部组织不理想等问题，具有很多优点：毛坯重量比温锻和热锻毛坯重量减少，后续加工余量小，节省后续机加工时间，尺寸精度高，质量稳定，内部组织性能良好，模具使用寿命长，锻件表面光洁度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种双球面类零件分流闭塞成形方法，特别涉及星形套分流闭塞成形方法。
背景技术
星形套是由两个不在同一球心的两段圆弧组成，由于其形状的特殊性决定了其工艺的复杂性，目前生产这类产品的方法是：采用温锻或热锻工艺。其优点是：工艺流程较短。缺点是：尺寸精度差、尺寸不稳定、表面质量差、内部组织差、后续的磨削和机加工余量大、刀具损耗大、流程长，很明显缺点是大于优点的。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种要产品内部质量稳定、模具使用寿命长，同时加工成本低、加工效率高、后续切削加工量少，能满足批量生产要求的双球面类零件(星形套)分流闭塞成形方法。
本发明的技术解决方案是：星形套分流闭塞成形方法，它的工艺流程依次包括锯料，球化退火，制坯，抛丸、磷皂化处理，冷镦粗挤压，球化退火，抛丸、磷皂化处理，反挤，冲孔，不完全退火，抛丸、磷皂化处理和分流闭塞成形，最终得到满足组织性能、尺寸精度要求的产品。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述锯料指下料直径和长度根据产品尺寸、模具尺寸、设备而定，下料重量控制在成品重量的1.15～1.2倍，下料直径不能大于成品直径。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述球化退火，是指根据材料性能和下道工序变形量对钢材进行软化处理，满足冷挤压特性的普通球化处理，球化退火过程包括：
(1)、加热：工件以50℃～100℃/小时的加热速度加热至750℃±10℃；
(2)、保温：到达温度后保温四小时，其状态分为两个过程
a：球化质点形成
b：球化体长大
(3)、冷却
a：球化体继续长大：冷却温度在760～650℃时，工件以15～20℃/小时冷却；
b：工件冷却：冷却温度在650～500℃时，工件以20～35℃/小时冷却，≤500℃出炉。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述镦粗，是指将坯料放入模具内锻成与成品形状较相似。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述反挤，是指将镦粗料放入反挤模具内挤出成形用的分流锻造孔，变形量达到25％～35％。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述冲孔，是指将反挤后底厚冲裁掉，使坯料形成完整的分流孔，保证成形前坯料的重量。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述不完全退火必须严格控制加热温度和保温时间，不完全退火过程包括：
(1)、加热：工件以50℃～100℃/小时的加热速度加热至830℃±10℃；(2)、保温：到达温度后保温75分钟；
(3)冷却
a：冷却温度在830℃～650℃时，工件以15～20℃/小时冷却；
b：工件冷却：冷却温度在650～500℃时，工件以20～35℃/小时冷却，≤500℃出炉。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述分流闭塞成形，是指成形模具分成上模和下模，在下模的下面有一个闭塞气缸，当压力机滑块下行至上模与下模接触时，由闭塞气缸提供闭塞力，使上、下模闭合，滑块继续下行，气缸被压缩，下冲头推动工件进行挤压，直至滑块运行至下死点完成挤压，下模随滑块一起回程复位，顶杆上行顶出工件。
作为本发明所述星形套分流闭塞成形方法的一种优选方案，所述分流闭塞成形中，所述闭塞气缸为高压氮气缸。
本发明的有益效果是：通过镦粗、反挤、冲孔、分流闭塞成形方法，使产品内部金属流线按其形状连续分布，内部组织致密，质量稳定，尺寸精度高，后续加工余量小，有利于后续的外球车削，沟道铣削，内孔拉花键、切槽的加工；同时采用上、下分模的技术，解决锻件脱模提问题；闭塞气缸为高压氮气缸，不仅解决了分模面毛刺过大的问题，还降低了模架制造成本；最终成形采用了分流闭塞成形方法，提高了模具寿命，满足了批量生产的要求。
附图说明
图1本发明工艺流程图；
图2为星形套分流闭塞成形图
图3是本发明实施例产品形状变化过程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。图中：1.上冲头；2.上模；3.工件；4.下模；5.下冲头；6.高压氮气缸；7滑块；8顶杆。
以某轿车传动***中的星形套为例，按图1所述流程，其中：
1、锯料，选择直径为φ38毫米的热轧圆棒料，材料牌号为16MnCr5H，调整下料长度控制在218～219毫米；
2、所述球化退火，是指根据材料性能和下道工序变形量对钢材进行软化处理，满足冷挤压特性的普通球化处理，球化退火过程包括：
(1)、加热：工件以50℃～100℃/小时的加热速度加热至750℃±10℃；
(2)、保温：到达温度后保温四小时，其状态分为两个过程：
a：球化质点形成；
b：球化体长大；
(3)、冷却：
a：球化体继续长大：冷却温度在760～650℃时，工件以15～20℃/小时冷却；
b：工件冷却：冷却温度在650～500℃时，工件以20～35℃/小时冷却，≤500℃出炉空冷。
球化退火，是为了减少镦粗工序的挤压力和提高模具寿命，需对棒料进行球化退火，且球化退火必须严格控制加热温度和保温时间，以保证足够的球化率。
3、制坯，将外加车至φ36.5，粗糙度为Ra6.3，表面不允许有明显车刀纹和接刀痕，两端倒角，保证重量；所述制坯，是为了去除原材料表面氧化皮和表面微裂纹等缺陷，提高表面质量。
4、抛丸、磷皂化工序。所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化，主要是为后续反挤工序提供润滑皮膜，是为了减少坯料与模具之间的摩擦力，有效地保护模具，提高模具寿命。所述抛丸、磷皂化为常规工序，主要是为后续反挤工序提供润滑皮膜。
5、镦粗，所述镦粗也叫也叫冷镦粗挤压，是指将坯料放入模具内锻成与成品形状较相似的一道工序，其异形形状对最后产品倒角处是否饱满很重要。镦粗工序中将φ36.5的坯料镦成外径φ4＝51.6，沟道φ5＝36.8，球道R1＝9.9的异形坯料，变形量达到30％～40％。
6、球化退火，所述球化退火同步骤2中的球化退火，为了减少反挤工序的挤压力和提高模具寿命，需对棒料进行球化退火，且必须严格控制加热温度和保温时间，以保证足够的球化率。球化退火过程包括：加热至750℃，保温四小时，≤500℃时出炉空冷。
7、抛丸、磷皂化工序。所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化，与步骤4中的抛丸、磷皂化方法相同。
8、反挤，是将镦粗料放入反挤模具内挤出成形用的分流锻造孔，变形量达到25％～35％。此孔对分流闭塞成形难易很重要。反挤工序将镦粗坯料镦成外径φ5＝20，沟道φ6＝37.1，φ7＝51.9，R2＝9.7的异形坯料，L5的深度根据冲孔后重量而定，变形量达到25％～35％。
9、所述冲孔，是指将反挤后底厚冲裁掉，使坯料有一个完整的分流孔。保证成形前坯料的重量。
10、不完全退火，为了减少成形工序的挤压力和提高模具寿命，需要进行不完全退火，以保证达到客户最终组织的要求，例如，＜40％的球化率+珠光体+铁素体。不完全退火必须严格控制加热温度和保温时间，不完全退火工艺为：
(1)、加热：工件以50℃～100℃/小时的加热速度加热至830℃±10℃；(2)、保温：到达温度后保温75分钟；
(3)冷却
a：冷却温度在830℃～650℃时，工件以15～20℃/小时冷却；
b：工件冷却：冷却温度在650～500℃时，工件以20～35℃/小时冷却，≤500℃出炉空冷。
不完全退火对最终成形坯料进行软化处理，去除上道工序挤压应力，满足了客户最终组织要求。
11、抛丸、磷皂化工序。所述抛丸、磷皂化为常规抛丸和常规磷皂化，同前面第四道工序。
12、分流闭塞成形，是指把经过上述处理的坯料放入成形模具内，通过分流闭塞成形的方法得到产品的一道最重要的工序。将成形模具分成上模2和下模4，在下模4的下面有一个闭塞气缸，当压力机的滑块下行至上模与下模接触时，由闭塞气缸提供闭塞力，使上、下模闭合，滑块继续下行，闭塞气缸被压缩，下冲头5推动工件3进行挤压，直至滑块运行至下死点完成挤压，下模4随滑块一起回程复位，顶杆上行顶出工件，所述闭塞气缸为高压氮气缸6。在本实施例中，将处理好坯料称重后放下模，根据重量调整封闭高度，分流锻造成φ8＝59，φ9＝43.3，B＝37.4，L6＝30.2，L7＝19.9，L8＝4.5，R2＝9.5的锻件。成形前一定要对坯料进行称重分选，不同的重量调整适当的封闭高度，使锻件充满程度一致。
通过分流闭塞成形方法可解决此类锻件几何尺寸形状复杂，尺寸精度、表面质量、材料填充过程复杂、材料流动性差，成形压力大等问题。上述实施例采用分流闭塞成形方法来得到星形套复杂的外表面，达到如下有益的效果：1.毛坯重量比温锻和热锻毛坯重量减少5％～8％左右；2.后续加工余量小，球道和外球加工余量只有0.12～0.25/单边，可节省后续机加工时间35％左右；3.其生产过程中共采用三道纯冷锻工艺，尺寸精度高，质量稳定；4.内部组织性能良好，最终组织为＜40％球化率+珠光体+铁素体，便于后续机加工和拉花键；5.使用分流闭塞成形，模具使用寿命长；6.锻件表面光洁度高。
以上描述说明本发明的技术方案而非限制，本发明实施例的描述只是用于解释的目的，而并不是限制权利要求的范围。本发明的技术方案不局限于用于星形套，双球面类零件都可以使用这种方法加工，并取得有益的效果。对本领域的普通技术人员来说，还可以对本发明进行修改或者替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：它的工艺流程依次包括锯料，球化退火，制坯，抛丸、磷皂化处理，镦粗，球化退火，抛丸、磷皂化处理，反挤，冲孔，不完全退火，抛丸、磷皂化处理和分流闭塞成形。
2.根据权利要求1所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述锯料是指下料直径和长度根据产品尺寸、模具尺寸、设备而定，下料重量控制在成品重量的1.15～1.2倍，下料直径不能大于成品直径。
3.根据权利要求1所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述球化退火过程包括：
(1)、加热：工件以50℃～100℃/小时的加热速度加热至750℃±10℃；
(2)、保温：到达温度后保温四小时，其状态分为两个过程：
a：球化质点形成，
b：球化体长大；
(3)、冷却：
a：球化体继续长大：冷却温度在760～650℃时，工件以15～20℃/小时冷却；
b：工件冷却：冷却温度在650～500℃时，工件以20～35℃/小时冷却，≤500℃出炉。
4.根据权利要求1所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述镦粗，是指将坯料放入模具内锻成与成品形状较相似。
5.根据权利要求1所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述反挤，是指将镦粗料放入反挤模具内挤出成形用的分流锻造孔，变形量达到25％～35％。
6.根据权利要求1所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述冲孔，是将反挤后底厚冲裁掉，使坯料形成完整的分流孔。
7.根据权利要求1所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述不完全退火过程包括：
(1)、加热：工件以50℃～100℃/小时的加热速度加热至830℃±10℃；
(2)、保温：到达温度后保温75分钟；
(3)冷却：
a：冷却温度在830℃～650℃时，工件以15～20℃/小时冷却；
b：工件冷却：冷却温度在650～500℃时，工件以20～35℃/小时冷却，≤500℃出炉。
8.根据权利要求1所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述分流闭塞成形，是指成形模具分成上模和下模，在下模的下面有一个闭塞气缸，当压力机的滑块下行至上模与下模接触时，由闭塞气缸提供闭塞力，使上、下模闭合，滑块继续下行，气缸被压缩，下冲头推动工件进行挤压，直至滑块运行至下死点完成挤压，下模随滑块一起回程复位，顶杆上行顶出工件。
9.根据权利要求8所述的星形套分流闭塞成形方法，其特征在于：所述闭塞气缸为高压氮气缸。
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