CN105385816A - 轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺 - Google Patents

轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,通过锻件温度、锻造时间及冷却时间和温度,该工艺的实施能够使得轮毂轴承单元套圈的基体硬度达到240HB以上,屈服强度达到450MPa以上,抗拉强度达到800MPa以上,断后延伸率达到13%以上,基体组织晶粒度不低于3.5级,组织均匀性在1-4级范围内,提升现有轮毂轴承单元套圈零件的基体硬度和强度,并细化晶粒。

Description

轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺
技术领域
本发明涉及机械工程领域与汽车零部件制造行业,特别涉及一种轮毂轴承单元套圈锻造余温正火的工艺流程。
背景技术
在现有的齿轮锻坯的热处理工艺中,采用了锻造余温的等温正火工艺,充分利用锻造余热实现正火而避免了二次升温加热,该工艺的特征为:把原材料加热至始锻温度进行锻造成形,再通过空冷把始锻温度降低到某特定温度后进入到保温炉中保温一定时间,最后出炉空冷至室温。该工艺技术主要被应用于包括20CrMnTi、25MnCr5、28MnCr5、20CrNiMo、SAE8620等材料的汽车齿轮。
但是上述锻造余温的等温正火工艺的缺点如下:
(1)保温时间周期较长,一般在60min以上,由于锻造是一个过程,先进行锻造与后进行锻造的样件进入保温炉中实际停留的时间并不相同,在完成组织转变后的部分样件仍被保温对能源是一种浪费;
(2)需要在锻造设备附近单独配备一台加热炉,设备及其工艺成本较高;
(3)该工艺在特定结构轮毂单元套圈锻造中(通用材料为SAE1055与55号钢)没有做出过论证,其应用可行性尚不明确。
发明内容
本发明目的是提供一种轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,该工艺的实施提升现有轮毂轴承单元套圈零件的基体硬度和强度,并细化晶粒,省略普通正火工序,在提升产品力学性能的基础上,进一步降低工艺成本。
为解决上述问题,本发明提供了一种轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,包括以下步骤:
步骤一:通过直读光谱仪对轮毂轴承单元套圈的通用材料进行元素检测,选用符合相应牌号元素规定范围的作为原材料;
步骤二:采用剪切或锯切方式将原材料下料为圆柱形的坯料,下料长度根据锻件图来设计;
步骤三:坯料逐段被置于加热炉中加热,每段坯料在中频炉中被加热到1050℃~1150℃;加热后的坯料被推杆推出中频炉,中频炉出口处的温度传感器对坯料的温度进行监控,对温度不在1050℃~1150℃范围内的坯料进行剔除,温度在1050℃~1150℃范围内的坯料被传送带输送到镦粗工序;
步骤四:坯料在镦粗设备上进行镦粗后获得鼓形毛坯,氧化皮得到消除;
步骤五:鼓形毛坯被传送带输送至锻造设备锻造成形得到锻件;
步骤六:若采用的是开式锻造,则需要对锻件的飞边进行切除;若采用的是封闭锻造,锻件无飞边,不需要切除;
步骤七:从步骤四到步骤六的三步总时间控制在40秒以内完成,完成前面六个步骤后,获得的锻件被逐个放置于冷却装置的入口处,在入口处配置温度传感器监控锻件的温度,对于温度不在850℃~950℃范围内的锻件通过分选装置被识别并剔除。
步骤八:温度在850℃~950℃范围内的锻件逐个进入冷却装置进行强制冷却,在160秒内锻件温度下降到550℃~650℃,冷却后的锻件从冷却装置输出并进入料框在空气中堆冷。
优选地,所述通用材料为SAE1055钢或55#钢,所述原材料为30mm~100mm的圆棒。
优选地,在步骤二中采用剪切设备或锯床对原材料下料。
优选地,坯料在中频炉中加热时,中频炉的温度波动范围为0℃~50℃。
优选地,在步骤五中,通过一套模具一次性锻造成形获得锻件的轮廓;或者通过预锻模具和终锻模具两次成形获得锻件的轮廓。
优选地,在锻造成形过程中同时进行强制风冷,降低锻件温度。
优选地,锻造成形得到的锻件的温度为850℃~950℃范围内。
优选地,步骤八中通过空气流的换热方式进行强制冷却。
优选地,所述锻件在冷却装置的输送带上进行对流换热。
优选地,所述输送带上方或下方的风扇组制造空气流。
本发明现有技术相比具有以下优点及效果:1、该工艺的实施能够使得轮毂轴承单元套圈的基体硬度达到240HB以上,屈服强度达到450MPa以上,抗拉强度达到800MPa以上,断后延伸率达到13%以上,基体组织晶粒度不低于3.5级,组织均匀性在1-4级范围内,提升现有轮毂轴承单元套圈零件的基体硬度和强度,并细化晶粒。2、省略普通正火工序,在提升产品力学性能的基础上,进一步降低工艺成本。
附图说明
图1是本发明轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺原材料下料的示意图。
图2是本发明轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺第一种锻造过程示意图。
图3是本发明轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺第一种强制冷却过程示意图。
图4是本发明轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺第二种锻造过程示意图。
图5是本发明轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺第二种强制冷却过程示意图。
具体实施方式
实施例一
锻造厂家从钢厂采购长度为6000mm,直径为60mm的通用材料SAE1055钢或55#钢,通过直读光谱仪对轮毂轴承单元套圈的通用材料进行元素检测,选用符合SAE1055钢或55#钢相应牌号元素规定范围的作为原材料。参照图1,通过锯床对原材料进行分段锯切下料,原材料被下料为长度80mm、直径为60mm的圆柱形的坯料。
坯料逐段被置于中频炉中加热,中频炉的温度波动范围最好为0℃~50℃,每段坯料在中频炉中被加热到1050℃~1150℃;加热后的坯料被推杆推出中频炉,中频炉出口处的温度传感器对坯料的温度进行监控,对温度不在1050℃~1150℃范围内的坯料进行剔除,温度在1050℃~1150℃范围内的坯料被传送带输送到镦粗工序。
参照图2,高温的坯料被输送带输送至镦粗设备处通过上下两块平面模而进行自由镦粗,坯料被镦粗为高度65mm的鼓形毛坯,表面氧化皮被有效去除。鼓形毛坯被传送带输送至预锻压力机设备,鼓形毛坯通过压力机被预锻模具锻造发生特定的形变成为预成形坯。预成型坯被预锻工位的顶杆顶出,并被输送带输送至终锻压力机设备处,预锻毛坯通过终锻压力机被终锻模具锻造发生特定的形变成为锻件,即通过预锻模具和终锻模具两次成形获得锻件的轮廓。若采用的是开式锻造,则需要对锻件的飞边进行切除;若采用的是封闭锻造,锻件无飞边,不需要切除。整个锻造过程对于节拍时间予以控制,协调好设备的特征和操作人员的速度,从高温坯料到锻件的成形、去边过程的时间控制在40秒以内。另外,在锻造成形过程中还可以同时进行强制风冷,降低锻件温度,这样锻造成形得到的锻件的温度基本为850℃~950℃范围内。
参照图3,完成锻造后获得的锻件1被放置于冷却装置的入口,通过入口处配置的温度传感器识别锻件1的温度。温度不在850℃~950℃范围内的锻件1通过分选装置被识别并剔除。温度在850℃~950℃范围内的锻件1被输送带2传送至冷却装置的强制气流冷却区域,锻件1的移动方向为锻件1上方的箭头所指方向,输送带2的循环运动方向为输送带2内两箭头所指的顺时针方向。锻件在冷却装置的输送带上进行传送,同时输送带上方的风扇组3制造空气流,锻件1通过空气流的对流换热方式进行强制冷却,在冷却装置中经过160秒的换热和传送,锻件1被传送至冷却装置出口处,此时锻件的温度降低至550℃~650℃温度范围,锻件1继续移动并掉入料框4中,在料框4中堆放空冷至室温。
按照以上实施例一工艺流程所进行的锻造与余温正火工艺,经过对锻件取样进行硬度、强度和晶粒度的检测,检测结果如下表:
实施例二
锻造厂家从钢厂采购长度为6000mm,直径为60mm的通用材料SAE1055钢或55#钢,通过直读光谱仪对轮毂轴承单元套圈的通用材料进行元素检测,选用符合SAE1055钢或55#钢相应牌号元素规定范围的作为原材料。参照图1,通过剪切设备对原材料进行分段剪切下料,原材料被下料为长度70mm、直径为60mm的圆柱形的坯料。
坯料逐段被置于中频炉中加热,中频炉的温度波动范围最好为0℃~50℃,每段坯料在中频炉中被加热到1050℃~1150℃;加热后的坯料被推杆推出中频炉,中频炉出口处的温度传感器对坯料的温度进行监控,对温度不在1050℃~1150℃范围内的坯料进行剔除,温度在1050℃~1150℃范围内的坯料被传送带输送到镦粗工序。
参照图4,高温坯料被输送带输送至锻造压力机设备处(图4中虚线框内),该锻造压力机设备上设置有3个工位:镦粗、预锻、终锻,有三副模具在同一设备上使用。在镦粗工位处通过上下两块平面模而进行自由镦粗,高温坯料被镦粗为高度60mm的鼓形毛坯,表面氧化皮被有效去除。鼓形毛坯继而被夹持进入预锻工位,被预锻模具锻造发生特定的形变成为预成形坯。预成型坯被预锻工位的顶杆顶出,并被夹持至终锻处,被终锻模具锻造发生特定的形变成为锻件,即通过包含三副模具的一套模具一次性锻造成形获得锻件的轮廓。若采用的是开式锻造,则需要对锻件的飞边进行切除;若采用的是封闭锻造,锻件无飞边,不需要切除。整个锻造过程对于节拍时间予以控制,协调好设备的特征和操作人员的速度,控制从高温圆柱形坯料到锻件的成形过程时间控制在40秒以内。另外,在锻造成形过程中还可以同时进行强制风冷,降低锻件温度,这样锻造成形得到的锻件的温度基本为850℃~950℃范围内。
参照图5,完成锻造后获得的锻件1被放置于冷却装置的入口,通过入口处配置的温度传感器识别锻件1的温度。温度不在850℃~950℃范围内的锻件1通过分选装置被识别并剔除。温度在850℃~950℃范围内的锻件1被输送带传送至冷却装置的强制气流冷却区域,锻件1的移动方向为锻件1上方的箭头所指方向,输送带2的循环运动方向为输送带2内两箭头所指的顺时针方向。锻件1在冷却装置的输送带上进行传送,同时输送带下方的风扇组3制造空气流,锻件1通过空气流的对流换热方式进行强制冷却,在冷却装置中经过160秒的换热和传送,锻件1被传送至冷却装置出口处,此时锻件1的温度降低至550℃~650℃温度范围,锻件1继续移动并掉入料框4中,在料框4中堆放空冷至室温。
按照以上实施例二工艺流程所进行的锻造与余温正火工艺,经过对锻件取样进行硬度、强度和晶粒度的检测,检测结果如下表:
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,包括以下步骤:
步骤一:通过直读光谱仪对轮毂轴承单元套圈的通用材料进行元素检测,选用符合相应牌号元素规定范围的作为原材料;
步骤二:采用剪切或锯切方式将原材料下料为圆柱形的坯料,下料长度根据锻件图来设计;
步骤三:坯料逐段被置于加热炉中加热,每段坯料在中频炉中被加热到1050℃~1150℃;加热后的坯料被推杆推出中频炉,中频炉出口处的温度传感器对坯料的温度进行监控,对温度不在1050℃~1150℃范围内的坯料进行剔除,温度在1050℃~1150℃范围内的坯料被传送带输送到镦粗工序;
步骤四:坯料在镦粗设备上进行镦粗后获得鼓形毛坯,氧化皮得到消除;
步骤五:鼓形毛坯被传送带输送至锻造设备锻造成形得到锻件;
步骤六:若采用的是开式锻造,则需要对锻件的飞边进行切除;若采用的是封闭锻造,锻件无飞边,不需要切除;
步骤七:从步骤四到步骤六的三步总时间控制在40秒以内完成,完成前面六个步骤后,获得的锻件被逐个放置于冷却装置的入口处,在入口处配置温度传感器监控锻件的温度,对于温度不在850℃~950℃范围内的锻件通过分选装置被识别并剔除。
步骤八:温度在850℃~950℃范围内的锻件逐个进入冷却装置进行强制冷却,在160秒内锻件温度下降到550℃~650℃,冷却后的锻件从冷却装置输出并进入料框在空气中堆冷。
2.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,所述通用材料为SAE1055钢或55#钢,所述原材料为30mm~100mm的圆棒。
3.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,在步骤二中采用剪切设备或锯床对原材料下料。
4.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,坯料在中频炉中加热时,中频炉的温度波动范围为0℃~50℃。
5.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,在步骤五中,通过一套模具一次性锻造成形获得锻件的轮廓;或者通过预锻模具和终锻模具两次成形获得锻件的轮廓。
6.根据权利要求1或5所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,在锻造成形过程中同时进行强制风冷,降低锻件温度。
7.根据权利要求6所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,锻造成形得到的锻件的温度为850℃~950℃范围内。
8.根据权利要求1所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,步骤八中通过空气流的换热方式进行强制冷却。
9.根据权利要求8所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,所述锻件在冷却装置的输送带上进行对流换热。
10.根据权利要求9所述的轮毂轴承单元套圈锻造余温正火工艺,其特征在于,所述输送带上方或下方的风扇组制造空气流。
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