CN103341740A - 电动助力转向***热精锻节叉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸能式乘用车电动助力转向***热精锻节叉的制备方法，其包括以下工艺步骤：下料→棒料加热→辊锻制坯→锻造成形→调质前抛丸→调质→调质后抛丸→第一次磁粉探伤→机械加工→第二次磁粉探伤。本发明的热精锻节叉专门为吸能式乘用车电动助力转向***转向***开发的，具有机械性能优良且稳定可靠、材料来源广泛、加工处理环保、性价比高的优点。

Description

电动助力转向***热精锻节叉的制备方法

技术领域

本发明属于汽车配件加工的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种电动助力转向***热精锻节叉的制备方法。 

背景技术

 目前，乘用车上配置的助力转向***大致分为三类：机械液压助力转向***、电子液压助力转向***和电动助力转向***。采用不同助力转向***，对于汽车行驶的安全性、舒适性和经济性具有不同的影响。 

目前，国际上最好的转向***是电动助力转向***。电动助力应用在轿车和SUV上，电动助力转向***从性能上讲，可以根据车速调整助力大小，低速时转向轻便，高速时路感清晰，手上的方向感强，稳定；经济上讲就是用电的，间接省油，维护费用低。而是乘用车遭到正面撞击时，能够吸收部分撞击能量，从而减轻驾驶员及乘客所受的撞击力。 

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电动助力转向***热精锻节叉的生产新工艺。本发明的热精锻节叉专门为吸能式乘用车电动助力转向***转向***开发的，具有机械性能优良且稳定可靠、材料来源广泛、加工处理环保、性价比高的优点。 

 为了解决上述技术问题并且实现上述目的，本发明提供了以下技术方案： 

一种吸能式乘用车电动助力转向***热精锻节叉的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：下料→棒料加热→辊锻制坯→锻造成形→调质前抛丸→调质→调质后抛丸→第一次磁粉探伤→机械加工→第二次磁粉探伤。

其中，所述棒料加热步骤中，利用感应加热方法将棒料加热到1225±25℃，采用红外测温仪实时在线检测加热棒料的温度，严格控制温度在1225±25℃，使材料流动和变形抗力趋于一致；作为优选地，本发明还利用在线监控以及温度分选装置，将红外测温仪检测的数据传到转换器，根据温度高低将高于1250℃的超温料和低于1200℃的低温料选出，进入不同的料框。 

其中，所述锻造成形步骤中，包括顺序进行的预锻和终锻；锻造前用大面积火焰烘模具，使模具表面预热到120-200℃；然后用压缩空气吹去锻模模腔内的氧化皮；再均匀喷脱模剂于锻模模腔;之后用压缩空气吹净坯料两端的氧化皮；最后将坯料放置在锻模上，开启热模锻压力机进行预锻和终锻。作为优选地，预锻温度为1220℃，终锻温度为950℃。上述锻造工艺能够保证锻件流线良好，材料利用率高；并且能够减少错移量，保证后续的机加工精度。 

其中，所述调制前抛丸步骤中，采用履带式抛丸机抛丸，抛丸机中采用钢丝切丸，双层除尘布袋。钢丝切丸不易粉碎，不会增加粉尘，经过双层布袋除尘，产品表面抛丸掉的氧化皮得到充分过滤，不会飘散到空中。 

其中，所述调质步骤在网带式保护气氛连续炉中进行，在840-860℃下恒温处理5-10分钟，然后在60℃淬火油中淬火5-30秒，淬火后加热至625-645 ℃，回火处理110-130分钟。 热处理后产品表面硬度HB216-245，抗拉强为650-800MPa，屈服强度Re最小430 MPa，延伸率A≥16%。本发明的调质步骤中首先进行短时的恒温处理，工件在高温下经过辐射和对流换热后，能够保证温度趋于相同，工件进入淬火油淬火时，内外温度均保持一致，保证了工件淬火质量的稳定，不仅显著提高了淬透性，抑制了晶粒长大，而且还大幅度消除了内应力，显著减少了机械加工过程中花键孔铣开口槽后的变形量。 

其中，所述一次磁粉探伤步骤中，所述的水剂磁悬液包括：3-5g/L的荧光磁粉、0.1-0.5wt%的分散剂和0.2-0.5wt%的防锈剂；并且周向磁化电流为0.5-0.8 KA，纵向磁化电流为10-12KA，磁化时间为3s。作为优选地，所述的水剂磁悬液包括：3-5g/L的荧光磁粉、0.05-0.1wt%的亚硝酸钠、0.05-0.1wt%的磷酸二氢钠、0.1-0.2wt%的有机硅消泡剂、0.1-0.2wt%的EDTA二钠和0.15-0.25wt%的乌洛托品。所述的水剂磁悬浮液具有流动、分散性好、悬浮时间长，显示磁痕灵敏度高，而且探伤完毕的工件无锈蚀现象。 

其中所述的机械加工步骤包括在数控机床上进行的车端面、钻孔、镗孔和倒角工艺；在方形铣床上进行的铣开口工艺；在立式花键拉床上进行的拉花键工艺；和加工中心加工艺。 

其中，所述的车端面、钻孔、镗孔、倒角工艺在在数控车床上完成。首先，将工件放置于车床夹具中，确保工件前端弧面接触夹具定位弧面，然后压紧；其后，用端面车刀车端面；然后用钻头钻底孔，然后镗内孔成形孔；并形成倒角。 

其中，所述铣开口步骤在方形铣床进行。用刀盘为铣刀铣开口槽，清除周边毛刺。 

其中，所述拉花键工艺中采用立式花键拉床拉出花键，加工过程注意事项：工件每次加工前必须清理干净夹具定位面和工件表面；工件装夹完毕后，检查工件定位是否到位、夹紧是否可靠；检查拉削油清洁无变质，拉削速度4-6米/分,夹紧弹簧φ4×φ30×30。 

其中，所述加工中心加工步骤中，加工前检查工件是否到、夹紧，零件装夹在卧加夹具上,工件定位到位,夹紧力25N.m，夹紧可靠；防锈切削液清洁无变质，配比浓度：5～8％； 然后利用铣刀铣开口；钻螺纹底孔；钻攻螺纹孔；用钻轴承孔底孔；用镗刀粗镗轴承孔底孔；用锪刀锪孔；并倒角；精镗轴承座孔,并倒角；铣圆弧。 

其中，所述二次磁粉探伤步骤中，与第一次磁粉探伤步骤相同。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

    本发明的发明人通过对节叉的功能、材料性能、工艺特点、力学模型等进行理论分析，及多次分组试验研究，圆满解决了开发过程中存在的问题完成了本发明的制备方法，达到了批量生产的能力。通过本发明的方法制备的热精锻节叉具有机械性能优良稳定可靠、材料来源广泛、加工处理环保、性价比高等优点； 此外通过提高回火温度、延长保温时间，提高了锻件稳定性，为提高机械加工的精度打下了基础，解决了工件易变形，保证了加工精度要求。

附图说明

图1为本发明所述电动助力转向***热精锻节叉的产品结构图。 

图2为本发明所述的在线监控以及温度分选装置的原理图。 

具体实施方式

如附图1所示，本实施例涉及一种吸能式乘用车电动助力转向***热精锻节叉。所述节叉的制备方法具体包括以下工艺步骤：下料→棒料加热→辊锻制坯→锻造成形→调质前抛丸→调质→调质后抛丸→第一次磁粉探伤→车端面、钻孔、镗孔、倒角→铣开口→拉花键→加工中心加工→打标记→第二次磁粉探伤→清洗烘干→包装。 

其中，所述下料步骤中，产品原材料采用φ40的45钢，由于产品热精密锻造采用一模两件工艺，所以下料重量为两件锻件毛坯的重量。下料重量1.1±0.02 Kg，棒料截面的垂直度0.1mm。重量与截面垂直度控制的作用：①节约原材料，降低成本；②棒料超重在锻造成形过程中容易产生折叠等缺陷；棒料不足在锻造成形过程中容易出现缺材等缺陷；③棒料截面偏斜，在锻造过程中容易产生折叠缺陷。 

其中，所述棒料加热步骤中，棒料加热温度1225±25℃。为准确控制棒料温度，降低能量消耗，对此过程采取两方面措施：①采用感应炉加热可以使棒料加热效率提高，同时减少热量消耗，节约能源，减少废气排放量；并且可以使棒料在加热过程内外加热均匀，表里温度一致，避免过热、过烧现象，减少棒料表面氧化，使棒料在锻造形变过程中，内外抗力一致，金属流动顺畅，从而使产品流线更加完好。②采用红外测温仪实时在线检测加热棒料的温度，严格控制温度在1200-1250℃内，使材料流动和变形抗力趋于一致，保证了锻件组织性能的均匀性；另外利用附图2所述的在线监控以及温度分选装置，将红外测温仪检测的数据传到转换器，根据温度高低将超温料（高于1250℃）和低温料（低于1200℃）分别从左右两侧分选出，进入不同的料框，高温料报废处理，低温料可再次加热利用一次。超温棒料容易引起始端和终锻温度较高，从而使产品整体或局部晶粒粗大，使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。低温棒料在锻造形变过程中，会造成棒料拉应力、切应力或附加拉应力等应力较大，降低材料的塑形，从而在变形速度过快、变形程度过大时锻件产生裂纹。另外，棒料温度过低，致使金属流动性差，锻件易出现填充不足。 

其中，所述辊锻制坯步骤中，加热温度适合（300-800 ℃）的棒料沿导料装置进入辊锻机导轨，在辊锻机上进行制坯。 

其中，所述锻造成形步骤中，包括顺序进行的预锻、终锻和切边。锻造成形采用1000T热模锻压力机进行预锻、终锻，200T压力机切边。锻造前用大面积火焰慢烘模具，使模具表面预热到120-200℃；然后用压缩空气吹去锻模模腔内的氧化皮；再均匀喷脱模剂于锻模模腔;之后用压缩空气吹净坯料两端的氧化皮；最后将坯料放置在锻模上，开启热模锻压力机进行预锻、终锻。其中，预锻温度为1220℃，终锻温度为950℃。之后将锻造成形的工件放置于切边模上，工件必须放置到位，确定轮廓和模腔贴合后开启压力机进行切边。 

其中，所述调制前抛丸步骤中，采用800Kg履带式抛丸机抛丸，抛丸机中采用钢丝切丸，双层除尘布袋。钢丝切丸不易粉碎，不会增加粉尘，经过双层布袋除尘，产品表面抛丸掉的氧化皮得到充分过滤，不会飘散到空中。装机量：不大于1500件，设备电流：20～28A，抛丸时间：6-9min，钢丸规格：φ0.8-1mm钢丝切丸。 

其中，所述调质步骤中，采用网带式保护气氛连续炉进行调质处理，装炉时将工件均匀平铺于传动链上，每小时装炉量不大于600Kg，在840-860℃下恒温处理5-10分钟，然后在60℃淬火油中淬火5-30秒， 热处理后产品表面硬度HB216-245，抗拉强为650-800MPa，屈服强度Re最小430 MPa，延伸率A≥16%。 

其中，所述调质后抛丸步骤中，采用800Kg或200Kg履带式抛丸机抛丸，抛丸机中采用钢丝切丸，双层除尘布袋。钢丝切丸不易粉碎，不会增加粉尘，经过双层布袋除尘，产品表面抛丸掉的氧化皮得到充分过滤，不会飘散到空中。产品标记清晰，表面无裂纹、无氧化皮、无残余油污、无严重碰伤等缺陷。800Kg履带式抛丸机装机量：不大于1500件，设备电流：20～28A，抛丸时间：16-20min，钢丸规格：φ0.8-1mm钢丝切丸。200Kg履带式抛丸机装机量：不大于450件，设备电流：16～22A，抛丸时间：15-20min，钢丸规格：φ0.8-1mm钢丝切丸。 

其中，所述一次磁粉探伤步骤中，可以采用CJW-3000D磁粉探伤机进行探伤。探伤件数达到2500-3000件时更换水剂磁悬液。检测出有裂纹产品，将缺陷标示出并隔离存放。所述磁粉探伤工艺中，采用的水剂磁悬液包括：3-5g/L的荧光磁粉、0.2%的分散剂和0.5%的防锈剂；并且周向磁化电流为0.5-0.8 KA，纵向磁化电流为10-12KA，磁化时间为3s。 

其中，所述的车端面、钻孔、镗孔、倒角步骤在在数控车床上完成。首先，将工件放置于车床夹具中，确保工件前端弧面接触夹具定位弧面，然后压紧；其后，用端面车刀车端面；然后用钻头钻底孔，然后镗内孔成形孔；并形成倒角。 

其中，所述铣开口步骤在方形铣床进行。用刀盘为铣刀铣开口槽，清除周边毛刺。 

其中，所述拉花键步骤中采用立式花键拉床拉出花键，加工过程注意事项：工件每次加工前必须清理干净夹具定位面和工件表面；工件装夹完毕后，检查工件定位是否到位、夹紧是否可靠；检查拉削油清洁无变质，拉削速度4-6米/分,夹紧弹簧φ4×φ30×30。 

其中，所述加工中心加工步骤中，加工前检查工件是否到、夹紧，零件装夹在卧加夹具上,工件定位到位,夹紧力25N.m，夹紧可靠；防锈切削液清洁无变质，配比浓度：5～8％； 然后利用铣刀铣开口；钻螺纹底孔；钻攻螺纹孔；用钻轴承孔底孔；用镗刀粗镗轴承孔底孔；用锪刀锪孔；并倒角；精镗轴承座孔,并倒角；铣圆弧。 

其中，所述打标记步骤采用气动打标机打标记。要求标记清晰，位置准确。 

其中，所述二次磁粉探伤步骤中，可以采用CJW-3000D磁粉探伤机进行探伤。探伤件数达到2500-3000件时更换水剂磁悬液。检测出有裂纹产品，将缺陷标示出并隔离存放。所述磁粉探伤工艺中，采用的水剂磁悬液包括：3-5g/L的荧光磁粉、0.2%的分散剂和0.5%的防锈剂；并且周向磁化电流为0.5-0.8 KA，纵向磁化电流为10-12KA，磁化时间为3s。检测出的有裂纹产品，将缺陷标示出并隔离存放。 

其中，所述清洗烘干步骤中，清洗剂采用9701-VFMT防锈切削液，配比浓度7-10%，清洗仓温度设定为50℃，烘干仓温度设定为120℃，清洗烘干过程时间为16±1min,清洗烘干后的工件顺次摆放在包装盘上。 

虽然具体实施方式部分已经通过实施例对本发明的技术方案进行了详细阐述，但本领域的普通技术人员应当理解可以在不脱离本发明公开的范围以内，可以采用等同替换或等效变换形式实施。因此，本发明的保护范围并不限于上述实施例，只要没有脱离发明实质的实施方式，均应理解为落在了本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种吸能式乘用车电动助力转向***热精锻节叉的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：下料→棒料加热→辊锻制坯→锻造成形→调质前抛丸→调质→调质后抛丸→第一次磁粉探伤→机械加工→第二次磁粉探伤。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述棒料加热步骤中，利用感应加热方法将棒料加热到1225±25℃，采用红外测温仪实时在线检测加热棒料的温度，严格控制温度在1225±25℃，使材料流动和变形抗力趋于一致。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：利用在线监控以及温度分选装置，将红外测温仪检测的数据传到转换器，根据温度高低将高于1250℃的超温料和低于1200℃的低温料选出，进入不同的料框。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于：所述锻造成形步骤中，包括顺序进行的预锻和终锻；锻造前用大面积火焰烘模具，使模具表面预热到120-200℃；然后用压缩空气吹去锻模模腔内的氧化皮；再均匀喷脱模剂于锻模模腔；之后用压缩空气吹净坯料两端的氧化皮；最后将坯料放置在锻模上，开启热模锻压力机进行预锻和终锻。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：预锻温度为1220℃，终锻温度为950℃。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述调质步骤在网带式保护气氛连续炉中进行，在840-860℃下恒温处理5-10分钟，然后在60℃淬火油中淬火5-30秒，淬火后进行回火处理，回火温度625-645 ℃，回火时间110-130分钟。

7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述第一次磁粉探伤和第二次磁粉探伤步骤中，所述的水剂磁悬液包括：3-5g/L的荧光磁粉、0.1-0.5wt%的分散剂和0.2-0.5wt%的防锈剂；并且周向磁化电流为0.5-0.8 KA，纵向磁化电流为10-12KA，磁化时间为3s。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的水剂磁悬液包括：3-5g/L的荧光磁粉、0.05-0.1wt%的亚硝酸钠、0.05-0.1wt%的磷酸二氢钠、0.1-0.2wt%的有机硅消泡剂、0.1-0.2wt%的EDTA二钠和0.15-0.25wt%的乌洛托品。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的机械加工步骤包括在数控机床上进行的车端面、钻孔、镗孔和倒角工艺；在方形铣床上进行的铣开口工艺；在立式花键拉床上进行的拉花键工艺；和加工中心加工艺。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：采用一模两件工艺，制备方法具体包括以下工艺步骤：下料→棒料加热→辊锻制坯→锻造成形→调质前抛丸→调质→调质后抛丸→第一次磁粉探伤→车端面、钻孔、镗孔、倒角→铣开口→拉花键→加工中心加工→打标记→第二次磁粉探伤→清洗烘干→包装；其中，所述下料步骤中，产品原材料采用45钢，所述棒料加热步骤中，利用感应加热方法将棒料加热到1225±25℃，采用红外测温仪实时在线检测加热棒料的温度，严格控制温度在1225±25℃，使材料流动和变形抗力趋于一致；所述锻造成形步骤中，包括顺序进行的预锻和终锻；锻造前用大面积火焰烘模具，使模具表面预热到120-200℃；然后用压缩空气吹去锻模模腔内的氧化皮；再均匀喷脱模剂于锻模模腔；之后用压缩空气吹净坯料两端的氧化皮；最后将坯料放置在锻模上，开启热模锻压力机进行预锻和终锻；并且预锻温度为1220℃，终锻温度为950℃；所述调质步骤在网带式保护气氛连续炉中进行，在840-860℃下恒温处理5-10分钟，然后在60℃淬火油中淬火5-30秒，淬火后加热至625-645 ℃，回火处理110-130分钟；所述第一次磁粉探伤和第二次磁粉探伤步骤中，所述的水剂磁悬液包括：3-5g/L的荧光磁粉、0.05-0.1wt%的亚硝酸钠、0.05-0.1wt%的磷酸二氢钠、0.1-0.2wt%的有机硅消泡剂、0.1-0.2wt%的EDTA二钠和0.15-0.25wt%的乌洛托品；并且周向磁化电流为0.5-0.8 KA，纵向磁化电流为10-12KA，磁化时间为3s；所述的机械加工步骤包括在数控机床上进行的车端面、钻孔、镗孔和倒角工艺；在方形铣床上进行的铣开口工艺；在立式花键拉床上进行的拉花键工艺；和加工中心加工艺。

Images