CN105798560A - 一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺 - Google Patents

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顾成义
沈华宾
樊博闻
饶广
谢国兵
梅荣银
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Abstract

本发明提出一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺，包括如下步骤：下料，抛丸，表面涂层，加热，预成型制坯，终锻成型以及正火处理。本发明的盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺，可以简化工艺，实现盲孔法兰式万向节的整体锻造成型，有效地消除了传统焊接法兰存在的薄弱部位与应力集中点，使零件在服役过程中得以承受更高的载荷；同时在锻造过程中，消除了原材料中存在的铸态缺陷，提高了万向节的综合性能与使用寿命；另外，有效解决了盲孔法兰式万向节锻造中坯料定位困难，材料变形不均匀等问题。

Description

一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺
技术领域
本发明涉及金属机械加工技术领域，特别涉及一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺。
背景技术
法兰式等速万向节是一种采用带螺栓孔的法兰盘安装的等速万向节，能够将轴间有夹角或相互位置有变化的两轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力。万向节作为汽车传动***中传递扭矩的重要元件，其制造工艺与产品质量在一定程度上影响了传动***总成的可靠性与稳定性；同时法兰式等速万向节沟道及法兰边部分常承受高速的冲击性载荷，因此需要通过合理的生产制造工艺来提高零件的整体性能与使用寿命。由于锻造能够消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，因此使用锻造工艺生产的法兰式等速万向节的综合性能要优于同样材料使用传统机加工制造工艺生产的万向节零件。现有的通过锻造工艺制造的法兰式等速万向节多为通孔式结构，而要制造盲孔法兰式等速万向节则一般只能通过焊接的方式来实现。利用焊接工艺制造盲孔法兰存在以下缺点：由于在法兰焊接过程中金属材料存在固液形态的变化，因此焊缝的组织容易出现缩孔缩松，夹杂偏析等铸态缺陷；法兰焊接过程中由于组织应力与热应力的存在，容易产生微观裂纹，在法兰承载之后，这些微观裂纹即成为应力集中点，从而引发宏观断裂的扩展并降低万向节的使用寿命与总成安全性能；另外，焊接法兰过程中焊缝的热影响区成为整个零件的薄弱部分，组织分布极不均匀，过热区出现显著晶粒粗大化，进而降低焊缝的塑性与韧性。因此为了提高盲孔式法兰万向节的整体性能，需要对现行工艺进行调整，设计一种既能避免焊接的不利影响又能提高零件整体综合性能的加工工艺方法。
发明内容
针对现有的盲孔法兰式万向节的生产制造工艺存在的相关问题，本发明提出了一种新的盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺，其可以使最终产品的综合性能得到较大的提升，与传统通过焊接工艺制造的盲孔法兰式万向节相比，其显微组织更加致密，零件的使用寿命得到大大提高。
为实现本发明的目的，本发明的一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺包括如下步骤：
下料，即将圆棒材锯切为待加工坯料；
抛丸，即将圆形钢丸与菱角砂钢丸按适当比例混合，使用抛丸机将坯料表面打毛，形成凹坑；
表面涂层，即将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡1-3分钟，晾干；
加热，即将完成表面涂层的坯料置于中频感应炉中，加热至850-1050℃；
预成型制坯，即将加热后的毛坯置于预成型模具之中，锻打出预成型形状；
终锻成型，即将预成型毛坯置于终锻成型模具之中，终锻成型；以及
正火处理，即将锻件毛坯置于网带炉中，加热至750-850℃保温1-2h，出炉空冷。
本发明的盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺，可以简化工艺，实现盲孔法兰式万向节的整体锻造成型，有效地消除了传统焊接法兰存在的薄弱部位与应力集中点，使零件在服役过程中得以承受更高的载荷；同时在锻造过程中，消除了原材料中存在的铸态缺陷，提高了万向节的综合性能与使用寿命；另外，有效解决了盲孔法兰式万向节锻造中坯料定位困难，材料变形不均匀等问题。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本发明的盲孔法兰式万向节整体锻造工艺流程图；
图2所示为本发明的盲孔法兰式万向节整体锻造工艺过程中的结构示意图；
图3A所示为本发明的预成型制坯步骤中的凹模的结构示意图；
图3B所示为图3A的俯视图；
图3C所示为本发明的预成型制坯步骤中的凹模的模芯结构示意图；
图4A所示为本发明的终锻成型步骤中下凹模的结构示意图；
图4B为图4A的俯视图。
具体实施方式
结合附图，本发明的一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺详细说明如下。
参照图1所示的本发明的盲孔法兰式万向节整体锻造工艺流程图，所述的锻造工艺包括如下步骤：
下料，即将圆棒材锯切为预定尺寸的待加工坯料(如图2A所示)；
抛丸，即将圆形钢丸与菱角砂钢丸按适当比例混合，使用抛丸机将切好的坯料表面打毛，形成凹坑；
表面涂层，即将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡1-3分钟后晾干；
加热，即将完成表面涂层的坯料置于中频感应炉中，加热至850-1050℃；
预成型制坯，即将加热后的毛坯置于预成型模具之中，锻打出预成型形状(如图2B所示)；所述的预成型制坯的凹模及模芯的结构见图3A、图3B以及图3C,图3A所示为一种预应力组合式凹模结构，其中10为下凹模，所用材料可以为H13，12为凹模预应力套圈，所用材料为45钢；
终锻成型，即将预成型毛坯置于终锻成型模具之中，终锻成型(如图2C所示)；所述终锻成型步骤中的下凹模的结构见图4A及4B，图4A所示为预应力组合式凹模结构，其中20为下凹模，所用材料为H13，22为凹模预应力套圈，所用材料为45钢；
正火处理，即将锻件毛坯置于网带炉中，加热至750-850℃保温1-2h，出炉空冷。在热锻后进行正火处理可以消除由于高温锻造产生的残余应力，以利用后续的冷挤压工艺；同时正火处理也可以进一步提高锻件显微组织的细化程度与碳化物分布均匀性。本发明的盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺在终锻成形之后进行正火处理，用以消除锻造应力并细化锻件晶粒。
与现有工艺相比，本发明的盲孔法兰式万向节整体锻造工艺能够使盲孔法兰式万向节的生产制造工艺得到较大的简化，实现了盲孔法兰式万向节的整体锻造成型。由于整体锻造工艺避免了传统的焊接法兰盘，有效的消除了传统焊接法兰存在的薄弱部位与应力集中点，使零件在服役过程中得以承受更高的载荷；同时在锻造过程中，金属材料被施加以较大变形量使得金属组织更加致密进而消除原材料中存在的铸态缺陷，而锻造所产生的整体流线更是进一步提高了万向节的综合性能与使用寿命，这些都是传统焊接工艺所难以实现的。另外，通过对预锻制坯形状的控制，有效解决了盲孔法兰式万向节锻造中坯料定位困难，材料变形不均匀等问题。本发明的工艺生产效率高，产品制造周期短，提高了生产效率与产品的整体竞争力。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。

Claims (1)

1.一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下步骤：
下料，即将圆棒材锯切为待加工坯料；
抛丸，即将圆形钢丸与菱角砂钢丸按适当比例混合，使用抛丸机将坯料表面打毛，形成凹坑；
表面涂层，即将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡1-3分钟，晾干；
加热，即将完成表面涂层的坯料置于中频感应炉中，加热至850-1050℃；
预成型制坯，即将加热后的毛坯置于预成型模具之中，锻打出预成型形状；
终锻成型，即将预成型毛坯置于终锻成型模具之中，终锻成型；以及
正火处理，即将锻件毛坯置于网带炉中，加热至750-850℃保温1-2h，出炉空冷。
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