CN108994247A - 一种齿轮轴锻造工艺 - Google Patents

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高生
李海龙
梁光书
信东辉
谢国荣
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    • B21K1/00—Making machine elements
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    • B21K1/12—Making machine elements axles or shafts of specially-shaped cross-section

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Abstract

本发明主要公开了一种齿轮轴锻造工艺，其技术方案：包括以下步骤：材料选择，前期处理，拔长成初始坯料，第一火锻造镦粗、拔长至标准规格，回炉加热，第二火锻造拔长，分料，拔出小头，滚圆修整完工，锻后冷却退火处理。本发明在制造过程中产品原材料损耗小，降低制造成本，测得产品性能稳定、强度高，无损伤，大大提高生产效率和生产效益。

Description

一种齿轮轴锻造工艺
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，特别是一种齿轮轴锻造工艺。
背景技术
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。在机械领域，锻造被广泛的应用于诸多方面，如汽车输出轴的制造就是主要通过锻造完成。但是，在现有的轴锻造工艺中，由于工艺设计存在的各种问题，铸件的工艺周期较长，材料损耗较多，耗时耗力，制造成本高，生产效率低下，且存在制成的产品内部结构不均匀等缺陷，造成性能不稳定，质量低下，使用寿命短。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种齿轮轴锻造工艺，工艺路线设计合理，降低了制造成本，提高了产品性能，极大增加了生产效益。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种齿轮轴锻造工艺，包括以下步骤：
(1)材料选择：选用真空脱气+精炼钢锭作为原材料，保证钢的淬透性、纯净度和晶粒细化；
(2)前期处理：将钢锭的表面进行打磨、抛光、滚光、除油处理，去除钢锭的表面缺陷；
(3)将步骤(2)中去除表面缺陷的钢锭利用4t或者8t电液锤进行第一次加热锻造，加热温度不小于1100摄氏度，保温时间6小时，第一次锻造采用轴向拔长锻造，将整个钢锭拔长成指定的坯料规格，然后将第一次锻造后的坯料进行第一次热处理，之后自然冷却至常温；
(4)将步骤(3)得到的坯料根据工艺重量锯切下料，然后将一定规格和重量的坯料采用三段加热法均匀加热至不小于1100摄氏度，并保温3～4小时；
(5)第一火锻造：
a)钢锭出炉后由操作机夹持竖直放至电液锤的砧面上进行镦粗，在上砧的锤击下使坯料的高度减小，横截面积变大，镦粗的长度与直径之比小于2.5，每次下压量为15％，停锻后坯料旋转90°采用同样的方法再次下压，直至将坯料镦粗至长规定尺寸；
b)将镦粗后的坯料横向放在上下宽砧中间，利用电液锤将坯料拔长，然后将坯料旋转90°，采用同样的方式再次拔长，直至拔长至规定规格；
c)将拔长后的坯料放入加热炉中回炉，加热至950～1050摄氏度，并保温3～4小时；
(6)第二火锻造：
a)将加热好的坯料采用宽砧强压法拔长，拔长过程中按照10％的压下量向下压制，然后旋转90°后用同样的方式压下，形成正方形截面，然后旋转45°，按照同样的方式将锻件截面拔长成八角；
b)分料，在锻件的两端分别进行拔长，拔出小头，然后切下余料，再采用火焰炉一段式加热，终锻温度不小于850摄氏度；
c)滚圆、精整、校直，精整温度不小于780摄氏度，保温时间8小时；
(7)锻件冷却，冷却至400～450摄氏度，然后进行退火处理；
(8)对锻件进行粗车、超声波探伤检验、力学性能测试，最后成品入库。
本发明进一步设置为：在步骤(1)的材料选择过程中，锻件用钢中Ca含量不大于10ppm，不允许进行Ca脱氧处理。
本发明进一步设置为：在步骤(2)中的打磨深度不超过有效尺寸的1.5％，打磨深度宽比小于1:6。
本发明进一步设置为：总锻造比大于5。
本发明进一步设置为：步骤(3)中的第一次热处理过程分为正火和回火两部，正火温度为550～600摄氏度，保温2小时，风冷或者水冷至80～100摄氏度，然后再进行回火，回火温度为150～200，保温2小时。
本发明进一步设置为：在步骤(5)的a)步骤中，在镦粗过程中发现折叠时及时拔平后再镦；发现弯曲时，先将弯曲部分压平，随后镦平端面，再在锤砧边缘锤击成规定形状，最后在锤砧中间镦粗；发现歪斜时，先将歪斜的坯料在锤砧边缘锤击一边，然后转动，锤击另一边，最后在锤砧中间镦粗。
本发明进一步设置为：步骤(7)中采用鼓风方式冷却，风量大于14000m3，风扇转速大于1400r/min。
本发明进一步设置为：步骤(7)中的退火处理具体为将锻件按照每小时50摄氏度加热至800摄氏度，保温10小时后出炉，然后以每小时小于30摄氏度空冷冷却至室温。
本发明进一步设置为：允许加工误差控制在正负3mm之内。
本发明具有有益效果为：
工艺流程简单，操作方便，加工均匀性好，材料损耗少，得到的产品机械性能好，结构稳定，降低了制造成本，提高生产效率和收益。
具体实施方式
一种齿轮轴锻造工艺，包括以下步骤：
(1)材料选择：选用真空脱气+精炼钢锭作为原材料，保证钢的淬透性、纯净度和晶粒细化；其中锻件用钢中Ca含量不大于10ppm，不允许进行Ca脱氧处理，材料中的化学成分按ASTMA751标准按炉取样分析，成品分析的偏差符合ASTMA29/A29M规定。
(2)前期处理：将钢锭的表面进行打磨、抛光、滚光、除油等表面处理，打磨深度不超过有效尺寸的1.5％，打磨深度宽比小于1:6，用来去除钢锭的表面裂纹、凹坑、结疤、气孔等缺陷，UT检验缺陷不大于φ2。
(3)将步骤(2)中去除表面缺陷的钢锭利用4t或者8t电液锤进行第一次加热锻造，加热温度不小于1100摄氏度，保温时间6小时，第一次锻造采用轴向拔长锻造，将整个钢锭拔长成指定的坯料规格，即长450mm*宽450mm*高1155mm，然后将第一次锻造后的坯料进行第一次热处理，分为正火和回火两部，正火温度为550～600摄氏度，保温2小时，风冷或者水冷至80～100摄氏度，然后再进行低温回火，回火温度为150～200，保温2小时，之后自然冷却至常温；
(4)将步骤(3)得到的坯料根据工艺重量锯切下料，然后将一定规格和重量的坯料采用三段加热法均匀加热至不小于1100摄氏度，并保温3～4小时；
(5)第一火锻造：
a)钢锭出炉后由操作机夹持竖直放至电液锤的砧面上进行镦粗，在上砧的锤击下使坯料的高度减小，横截面积变大，镦粗的长度与直径之比小于2.5，每次下压量为15％，在镦粗过程中发现折叠时及时拔平后再镦；发现弯曲时，先将弯曲部分压平，随后镦平端面，再在锤砧边缘锤击成规定形状，最后在锤砧中间镦粗；发现歪斜时，先将歪斜的坯料在锤砧边缘锤击一边，然后转动，锤击另一边，最后在锤砧中间镦粗；停锻后坯料旋转90°采用同样的方法再次下压，直至将坯料镦粗至长规定尺寸，即620mm*宽620mm*高600mm。
b)将镦粗后的坯料横向放在上下宽砧中间，利用电液锤将坯料拔长，然后将坯料旋转90°，采用同样的方式再次拔长，直至拔长至规定规格，即为长440mm*宽440mm*高1200mm；
c)将拔长后的坯料放入加热炉中回炉，加热至950～1050摄氏度，并保温3～4小时；
(6)第二火锻造：
a)将加热好的坯料采用宽砧强压法拔长，拔长过程中按照10％的压下量向下压制，然后旋转90°后用同样的方式压下，形成边长为385mm的正方形截面，然后旋转45°，按照同样的方式将锻件截面拔长成八角，长度为1900mm；
b)分料，在锻件的两端分别进行拔长，拔出直径为348mm的小头，然后切下余料，再采用火焰炉一段式加热，终锻温度不小于850摄氏度；
c)滚圆、精整、校直，精整温度不小于780摄氏度，保温时间8小时；
(7)锻件冷却，采用鼓风方式冷却至400～450摄氏度，风量大于14000m3，风扇转速大于1400r/min，然后进行退火处理，将锻件按照每小时50摄氏度加热至800摄氏度，保温10小时后出炉，然后以每小时小于30摄氏度的速度缓慢空冷冷却至室温。
(8)对锻件进行粗车、超声波探伤检验、力学性能测试，最后成品入库。
其中选择下料坯料重量为1834kg，切头芯料重量63kg，工艺耗料62kg，锻件重量为1709kg，总锻造比大于5；以上加工允许加工误差控制在正负3mm之内。本发明的工艺流程简单，操作方便，加工均匀性好，材料损耗少，得到的产品机械性能好，结构稳定、均一，降低了制造成本，提高生产效率和收益。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)材料选择：选用真空脱气+精炼钢锭作为原材料，保证钢的淬透性、纯净度和晶粒细化；
(2)前期处理：将钢锭的表面进行打磨、抛光、滚光、除油处理，去除钢锭的表面缺陷；
(3)将步骤(2)中去除表面缺陷的钢锭利用4t或者8t电液锤进行第一次加热锻造，加热温度不小于1100摄氏度，保温时间6小时，第一次锻造采用轴向拔长锻造，将整个钢锭拔长成指定的坯料规格，然后将第一次锻造后的坯料进行第一次热处理，之后自然冷却至常温；
(4)将步骤(3)得到的坯料根据工艺重量锯切下料，然后将一定规格和重量的坯料采用三段加热法均匀加热至不小于1100摄氏度，并保温3～4小时；
(5)第一火锻造：
a)钢锭出炉后由操作机夹持竖直放至电液锤的砧面上进行镦粗，在上砧的锤击下使坯料的高度减小，横截面积变大，镦粗的长度与直径之比小于2.5，每次下压量为15％，停锻后坯料旋转90°采用同样的方法再次下压，直至将坯料镦粗至长规定尺寸；
b)将镦粗后的坯料横向放在上下宽砧中间，利用电液锤将坯料拔长，然后将坯料旋转90°，采用同样的方式再次拔长成截面为正方形，直至拔长至规定规格；
c)将拔长后的坯料放入加热炉中回炉，加热至950～1050摄氏度，并保温3～4小时；
(6)第二火锻造：
a)将加热好的坯料采用宽砧强压法拔长，拔长过程中按照10％的压下量向下压制，然后旋转90°后用同样的方式压下，形成正方形截面，然后旋转45°，按照同样的方式将锻件截面拔长成八角；
b)分料，在锻件的两端分别进行拔长，拔出小头，然后切下余料，再采用火焰炉一段式加热，终锻温度不小于850摄氏度；
c)滚圆、精整、校直，精整温度不小于780摄氏度，保温时间8小时；
(7)锻件冷却，冷却至400～450摄氏度，然后进行退火处理；
(8)对锻件进行粗车、超声波探伤检验、力学性能测试，最后成品入库。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：在步骤(1)的材料选择过程中，锻件用钢中Ca含量不大于10ppm，不允许进行Ca脱氧处理。
3.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：在步骤(2)中的打磨深度不超过有效尺寸的1.5％，打磨深度宽比小于1:6。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：总锻造比大于5。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：步骤(3)中的第一次热处理过程分为正火和回火两部，正火温度为550～600摄氏度，保温2小时，风冷或者水冷至80～100摄氏度，然后再进行回火，回火温度为150～200，保温2小时。
6.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：在步骤(5)的a)步骤中，在镦粗过程中发现折叠时及时拔平后再镦；发现弯曲时，先将弯曲部分压平，随后镦平端面，再在锤砧边缘锤击成规定形状，最后在锤砧中间镦粗；发现歪斜时，先将歪斜的坯料在锤砧边缘锤击一边，然后转动，锤击另一边，最后在锤砧中间镦粗。
7.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：步骤(7)中采用鼓风方式冷却，风量大于14000m3，风扇转速大于1400r/min。
8.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：步骤(7)中的退火处理具体为将锻件按照每小时50摄氏度加热至800摄氏度，保温10小时后出炉，然后以每小时小于30摄氏度空冷冷却至室温。
9.根据权利要求1所述的一种齿轮轴锻造工艺，其特征在于：允许加工误差控制在正负3mm之内。
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