CN115582678A - 一种重型万向节十字轴的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重型万向节十字轴的制作方法,本申请采用针对重型万向节十字轴的全新加工方案,利用两次退火提高产品质量,利用正火、热处理以及毫克能复合能量处理逐步提升万向节十字轴表面精度。本申请还公开了上述对产品进行工位转换的转移机构,包括夹具本体,夹具本体包括有加持开口,所述夹持开口内设置有特性同步机构,所述特性同步机构保持与合金材料温度差小于50℃。所述特性同步机构硬度小于合金材料。转移机构采用特性同步机构在温度和硬度上与工件(此阶段)同步,避免工件表面出现因局部温度变化导致的微观改变或是受到磕碰划伤。
Description
技术领域
本发明涉及万向节十字轴制造技术领域,尤其是涉及一种重型万向节十字轴的制作方法。
背景技术
在万向节的制造项业中,十字轴是承受静扭強度的极为重要部件,但国内外对十字轴毛坯的加工艺均釆用热锻的方式,由于热锻工艺是粗放型,锻坯粗糙,材料利用率低,近年来对小规格重量在1.5kg以下的产品已釆用冷挤替代热锻,但对于大规格重型十字轴重量在1.5-8kg之间的产品均无法实行冷挤压,主要存在以下问题(1)设备挤压力特别大,(2)大型模具制作困难,(3)挤压后产品分模线处会在冷却过程度中产生裂纹,使产品报废,无法生产。
例如专利公开号 “CN108284304B”《万向节十字轴毛坯冷挤加工工艺》,包括以下步骤:1)将原材料剪切成料段,经无心磨磨削表面,将合格的料段,喷涂并烘干润滑剂;2)第一次退火热处理:将料段加热至850±5℃,保温10小时,冷却到340℃+10℃,冷至室温;3)将料段进行抛丸处理,再进行磷化、皂化处理;4)把料段放置在液压机上进行冷挤压,在模具内得到十字圆棒状坯件;5)使用低碳钢棒锤磨十字圆棒状坯件的圆弧形毛边,形成外凸的鼓包;6)使用砂纸打磨掉十字圆棒状坯件表面的外凸的鼓包。
上述方案虽然避免了使用刀具切割带来锐利的棱边,也避免了未经化学处理的内部材质暴露在表面,在一定程度上解决了现有的毛坯表面加工后存在肉眼可见的裂纹、结疤、折叠及锐边的缺陷,但是上述方法无法应用在经受高挤压力成型的重型十字轴的加工方案中,无法避免挤压成型后的高残余应力带来的尺寸变形、表面裂纹等问题的出现。为了解决以上问题,使产品实现提高毛坯精度,实现少无切削,提高经济效益,本申请提供了一种重型万向节十字轴的制作方法,以及重型万向十字轴在加工步骤间转送时的转移机构。
发明内容
针对背景技术中提到的现有技术中存在重型万向节十字轴毛坯精度低,生产成本高的问题,本发明提供了针对重型万向节十字轴的全新加工方案,利用两次退火提高产品质量,利用正火、热处理以及毫克能复合能量处理逐步提升万向节十字轴表面精度。
本发明的第二发明目的:解决当采用冷挤压技术制造容易出现开裂导致产品报废的问题,在成型后的去应力退火工艺中精确控制温度,有效降低重型万向节十字轴冷挤压成型后的残余应力,避免重型万向节十字轴由于高应力导致尺寸精度下降甚至产品开裂的问题。
本发明的第三发明目的:解决产品在各个加工步骤转换过程中容易出现局部剧烈温度变化,既影响产品表面处理效果,也会导致残余应力增加使得去应力效果下降的问题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种重型万向节十字轴的制作方法:
S1、将待加工合金材料按所需的规格尺寸分切为棒料并进行下料;
S2、采用转移夹具将S1中分切的棒料转移并进行球化退火,使金相组织球化率大于90%;
S3、将S2中退火后的棒料进行抛丸处理,清除表面氧化皮表面;均匀涂刷润滑剂;
S4、将S3中抛丸处理后的棒料涂刷润滑剂;
S5、将S4中涂有润滑剂的待加工钢管材料放置在冷挤压模具中挤压成型;
S6、利用转移夹具将S5中成型的产品放置在保温烘箱中,加热至Ac1以下550-600℃,保温3.5-5h后,随箱冷却使温度降至200-300℃,保温2-4h后取出冷却至室温,最后转移至退火炉完成去应力退火;
S7、利用转移夹具将S6中退火完成的产品转移进行正火,正火后硬度为HB156-207,内部组织为等轴状珠光体加铁素体;
S8、将S7中正火完成的产品进行喷丸处理,喷丸后按照设计尺寸进行车削加工;
S9、将S8中车削加工完成的产品进行渗碳淬火处理;
S10、将S9中渗碳淬火处理后的产品进行磨削加工,磨削完成后产品表面粗糙度在Ra0.4以内;
S11、对S10磨削加工处理后的产品进行毫克能复合能量处理,通过高频滚压技术对产品表面进行二次强化,滚压后的产品表面粗糙度在Ra0.1以内,表面硬度达到HRC65-68。
本方法中,利用保温烘箱对冷挤压成型的进行即刻保温,避免残余应力在产品直接冷却过程中释放引起开裂。特别的,冷挤之后的十字轴坯料有200-300℃的余温,所以在保温烘箱中将温度直接加热到550-600℃可以有效节省能源。
进一步的,所述S1中球化退火工艺中,棒料硬度为HRB70以下,球化率为90%以上,金相组织呈球状珠光体+铁素体。通过球化退火将坯料的硬度降至HRB75以下,提高坯料塑性及流动性便于冷挤成形,金相组织球化率达90%以上。
作为优选,所述S9中渗碳淬火处理后的产品表面硬度为HRC62-65,心部硬度为HRC28-45,表面马氏体组织为;2-4级,心部为叠片状低碳马氏体加铁素体。渗碳淬火处理使得芯部获得叠片状组织的呈现,因此产品的静扭強度与热锻相比提高15%以上,从而获得更好地机械性能。
作为优选,所述S11中毫克能复合能量处理工艺中,釆用双点式压头对产品表面实施每秒钟3万次冲击,处理后产品表面形成超耐磨层,所述超耐磨层的表面粗糙度在Ra0.1以内,表面硬度为HRC65-68。通过在数控车床上安装毫克能,釆用双点式压头每秒钟3万次高频冲击的滚压技术,使金属表面实行二次強化,滚压后轴颈表面达到镜面,粗糙度在Ra0.1以内,表面硬度从渗碳淬火的基础上提高HRC3度以上,达到HRC65-68,超过了行业标准要求;使轴颈表面形成超耐磨层硬度显著提升,从而使万向节十字轴的磨损寿命提高一培以上。
进一步的,所述S10中磨削加工分为两步,第一步在双端面磨床上对产品的两端面精磨以达到两端面公差在0.02以内,粗糙度在Ra0.4以内;第二步在十字轴用无心磨床上精磨产品的四轴颈,自动修整使轴颈与圆角光滑过渡连接,磨削后轴颈尺寸公差控制在0.01以内,表面粗糙度Ra0.4以内。
本申请还公开了上述对产品进行工位转换的转移机构,包括夹具本体,夹具本体包括有夹持开口,所述夹持开口内设置有特性同步机构 ,所述特性同步机构保持与合金材料温度差小于50℃。所述特性同步机构硬度小于合金材料。
所述夹具本体用于对各个加工阶段的工件进行位置转移,所述特性同步机构是夹具本体与工件的直接接合部,而退火、正火、热处理等步骤中产品的温度频繁变化,且表面硬度在未冷却前也较低,而本申请对重型万向节十字轴的表面粗糙度要求极高,加工完成后需要镜像级粗糙度,因此重型万向节在加工过程中的各步骤位置转换时,如果采用传统的吊具进行位移,难免出现磕碰问题,而采用机械爪抓取时,当接触位置温度差异过大则会导致局部表面温度骤变而影响未完全塑型的表面质量,且用于各加工步骤间均需要对产品进行位置转移,导致难免会对产品造成表面局部温度骤变以改变微观结构,又或是频繁夹持划伤工件表面等问题,因此采用特性同步机构在温度和硬度上与工件(此阶段)同步,避免上述问题产生有效解决本申请的第三发明目的。
作为优选,所述特性同步机构包括可拆卸设置于夹持开口内壁的耐温部;所述耐温部边沿设置有保温侧壁,所述耐温层上覆盖设置有保温主板,所述保温主板的边沿滑动插合连接保温侧壁。具体来说本申请采用熔点高于产品加工环境的材料制作耐温部,耐温部过盈插接在夹持开口上,耐温部作为夹持开口与产品接触的部件;所述保温侧壁与耐温部平齐设置,且保温侧壁的端面设置有安装槽,所述保温主板上设置有安装凸条,在耐温部具备残余温度且闲置时,可通过保温板对其进行覆盖保温,降低能量耗散,使得下次同步工作开始前耐温部与产品表面的温差不会过大而导致局部温度骤变,提升能源利用率。具体来说,当工件按照加工工序进入上述加工工艺中的退火、正火及保温等各个温度不同环境中时,操作人员可将耐温部随工件一同加入该加工环境中,使得耐温部与工件的温度保持同步状态,且考虑到耐温部与工件材料不同而客观存在的比热容差异,预设±50℃的温度余量,在该范围内能够将耐温部对工件的温度影响降低至忽略不计,由此实现特性同步,有效降低工件表面的局部微观变性。
本申请还公开了用于加工重型万向节十字轴的合金材料,涉及一种高强度合金钢,所述高强度合金钢成分按质量百分比计为C:0.15-0.25%,Si:0.15-0.25%,Mn:0.40-0.70%,Cr:0.90-1.40%,S≤0.015%,P≤0.025%,Ni≤0.03%,Mo:≤0.15%,Cu≤0.20%,Al:0.02-0.05%,Ti:0.02~0.05%,B:0.001~0.003%余量为Fe及不可避免的杂质。1)C含量的确定
C是仅次于铁的主要元素,它直接影响钢材的强度、塑性、韧性性能。但过高的C含量对钢的韧性不利,不利于冷挤成型,本发明控制其含量为0.15~0.25%。
2)Si含量的确定
Si是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂,并以固溶强化形式提高钢的硬度和强度。但是,Si含量较高时钢材的韧性降低,而且Si使钢中的过热敏感性、裂纹和脱碳倾向增大。本发明控制Si含量为0.15~0.25%。
3)Mn含量的确定
Mn作为炼钢过程的脱氧元素,是对钢的强化有效的元素,起固溶强化作用。而且Mn能提高钢的淬透性。Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS,进而削弱和消除S的不良影响。但Mn含量高,会降低钢的韧性,且增加钢材冷变形阻力。本发明的Mn含量控制在0.40~0.70%。
4)Cr含量的确定
Cr是碳化物形成元素,能够提高钢的淬透性、耐磨性。本发明Cr含量的范围确定为0.90-1.40%。
5)Al含量的确定
Al作为脱氧剂或合金化元素加入钢中,铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮,从而显著提高钢的冲击韧性,降低冷脆倾向和时效倾向性。本发明Al含量的范围确定为0.02-0.05%。
6)TI含量的确定
钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力,与硫的亲和力比铁强,是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素。钛在普通低合金钢中能提高塑性和韧性。由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛,提高了钢的强度。本发明Ti含量的范围确定为0.02-0.05%。
7)B含量的确定
B能提高钢的淬透性,还能提高钢的高温强度,并且在钢中能起到强化晶界的作用,本发明B含量的范围确定为0.001-0.003%。
8)N含量的确定
当钢中溶有过饱和的氮,在放置较长一段时间后就会发生氮以氮化物形式的析出,并使钢的硬度、强度提高,塑性下降,发生时效。钢中加入适量的铝,可生成稳定的AlN,能够压抑Fe4N生成和析出,不仅改善钢的时效性,还可以阻止奥氏体晶粒的长大,起到细化晶粒的作用。但是氮会与钢中的合金元素生成氮化物非金属夹杂,更重要的是降低了合金元素的作用。钢中氮含量高时,钢的强度升高,冲击韧性降低。本发明的N含量确定为0.005-0.014%。
9)O含量的确定
氧含量代表了氧化物夹杂总量的多少,氧化物脆性夹杂限制影响成品的使用寿命,大量试验表明,氧含量的降低对提高钢材纯净度特别是降低钢种氧化物脆性夹杂物含量显著有利。本发明氧含量的范围确定为≤0.0010%。
10)P、S含量的确定
P在钢中严重引起凝固时的偏析,P溶于铁素体使晶粒扭曲、粗大,且增加冷脆性。本发明P含量的范围确定为≤0.025%。S使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,但S能提高钢材的切削性能,本发明S含量的范围确定为≤0.015%。
因此,本发明具有如下有益效果:(1)本申请采用针对重型万向节十字轴的全新加工方案,利用两次退火提高产品质量,利用正火、热处理以及毫克能复合能量处理逐步提升万向节十字轴表面精度;(2)渗碳淬火处理使得芯部获得叠片状组织的呈现,因此产品的静扭強度与热锻相比提高15%以上,从而获得更好地机械性能;(3)转移机构采用特性同步机构在温度和硬度上与工件(此阶段)同步,避免工件表面出现因局部温度变化导致的微观改变或是受到磕碰划伤;(4)利用毫克能复合能量处理重型万向节十字轴,使轴颈表面形成超耐磨层硬度显著提升,从而使万向节十字轴的磨损寿命提高一培以上;(5)采用特殊组分的高强合金钢作为原料加工本申请的重型万向节十字轴,使其强度、硬度、韧性显著提升,同时具备高纯净度。
附图说明
图1是实施例1中球化退火工序的工艺曲线;
图2是实施例1中去应力退火工序的工艺曲线;
图3是实施例1中渗碳淬火工序的工艺曲线;
图4是实施例1中正火工序的工艺曲线;
图5是实施例2中公开的的转移机构的结构示意图;
图6是图5中A处的局部放大图.
1、夹具本体,2、夹持开口,3、耐温部,4、保温侧壁,5、安装槽。
具体实施方式
实施例1
一种重型万向节十字轴的制作方法,S1、将待加工合金材料按所需的规格尺寸分切为棒料并进行下料;
S2、采用转移夹具将S1中分切的棒料转移并进行球化退火,使金相组织球化率大于90%;
S3、将S2中退火后的棒料进行抛丸处理,清除表面氧化皮表面;均匀涂刷润滑剂;
S4、将S3中抛丸处理后的棒料涂刷润滑剂;
S5、将S4中涂有润滑剂的待加工钢管材料放置在冷挤压模具中挤压成型;
S6、利用转移夹具将S5中成型的产品放置在保温烘箱中,加热至Ac1以下550-600℃,保温3.5-5h后,随箱冷却使温度降至200-300℃,保温2-4h后取出冷却至室温,最后转移至退火炉完成去应力退火;
S7、利用转移夹具将S6中退火完成的产品转移进行正火,正火后硬度为HB156-207,内部组织为等轴状珠光体加铁素体;
S8、将S7中正火完成的产品进行喷丸处理,喷丸后按照设计尺寸进行车削加工;
S9、将S8中车削加工完成的产品进行渗碳淬火处理;
S10、将S9中渗碳淬火处理后的产品进行磨削加工,磨削完成后产品表面粗糙度在Ra0.4以内;
S11、对S10磨削加工处理后的产品进行毫克能复合能量处理,通过高频滚压技术对产品表面进行二次强化,滚压后的产品表面粗糙度在Ra0.1以内,表面硬度达到HRC65-68。
本方法中,利用保温烘箱对冷挤压成型的进行即刻保温,避免残余应力在产品直接冷却过程中释放引起开裂。特别的,冷挤之后的十字轴坯料有200-300℃的余温,所以在保温烘箱中将温度直接加热到550-600℃可以有效节省能源。
如图1-4所示,本发明所述的一种重卡十字轴精密冷挤压制作方法,包括;设计十字轴的专用材料;十字轴下料、二头倒圆角去刺、球化退火、抛丸处理、表面润滑处理,大型压机模具半封闭冷挤压成型、出料后工件保温处理、在三分钟内立即转入取应力退火、正火处理、喷丸处 理、车加工、热处理机渗碳淬火、磨加工、做毫克能滾压超精处理;并进行以下各种工艺步骤;
在供货状态的六米棒料在自动圆盘锯床上自动下料,切成所需重量的料段。
进一步地,在双头自动倒角机上将坯料的二头尖角去毛刺并倒成2毫米的圆角,避免成型磕碰伤等缺陷。
进一步地,在保护气氛井式炉中进行球化退火;具体按工艺曲线。硬度达到HRB70以下,球化率为90%以上,金相组织呈球状珠光体+铁素体。
进一步地,对坯料进行抛丸处理,清除表面氧化皮。
进一步地,将坯料在全自动控制的表面润滑处理设备上做石墨高分子表面处理。具体按工艺步骤进行。
进一步地,在5000吨压机上进行冷挤压成型,由自动上料机加上机器人将工件送至模腔内成型,通过压力机液压成型后放开出模,工件由机器人取出工件,通过输送带送至300度保温烘箱保温,当工件一筐满后从保温箱中取出且在3分钟内吊入井式炉内进行取应力退火。有效防止了工件在冷却过程中应力释放产生的开裂。详见应力退火工艺。
进一步地,在全自动网带炉上进行正火处理,正火后硬度为HB156-207,内部组织为等轴状珠光体加铁素体,详见图4所示的正火工艺。确保机加工性能和渗碳淬火组织的提升值作凖备。
进一步地,将工件在转台式喷丸机上作喷丸处理,达到表面光亮无黑斑,无毛刺等
进一步地,将毛坯在数控自动车床上通过自动逥迴转夹具上定位完成四个轴颈的车削工艺,同时一次性完成盲孔的加工工艺。达到尺寸公差0.05以内,粗糙度Ra0.63以内
进一步地,在推杆式自动渗碳淬火设备上进行渗碳淬火处理,详见热处理工艺。热处理后的工件表面硬度为HRC62-65,心部硬度为HRC28-45,表面马氏体组织为;2-4级,心部为;叠片状低碳马氏体加铁素体。由于叠片状组织的呈现,使静扭強度平热锻相比提高15%以上。
进一步地,在双端面磨床上自动上料夹紧定位磨二个端面后自动迴转动180度后再磨二个端面,达到二端面公差在0.02以内,粗糙度;Ra0.4以内。
进一步地,在全自动十字轴专用无心磨床上精磨四轴颈,采用自动修整轴颈与R连接,磨削后轴颈尺寸公差控制表在0.01以内。表面粗糙度0.4以内并圆弧光滑连接。
进一步地,对十字轴四个轴径表面在热处理渗碳淬火的基础上为了对十字轴颈表面对耐磨性的进一步提高;釆用毫克能复合能量处理;通过在数控车床上安装毫克能,釆用双点式压头每秒钟3万次高频冲击的滚压技术,使金属表面实行二次強化,滚压后轴颈表面达到镜面,粗糙度在Ra0.1以内,表面硬度从渗碳淬火的基础上提高HRC3度以上,达到HRC65-68,超过了项业标准要求;使轴颈表面形成超硬耐磨层,从而使万向节十字轴的磨损寿命可提高一倍以上。
本发明的重卡冷挤压的精密十字轴,通过十字轴精密冷挤压、特殊快速保温后立即取应力退火、热处理渗碳淬火、磨加工、毫克能加工技术的制作方法,可适用的各类重卡,军车传动轴,以及工程机械、船舶等传动轴等;万向节十字的使用范围广,工艺稳定強度好,解决了大规格十字轴国内外冷挤压的工艺瓶颈,同时能有效控制冷挤过程中开裂问题,使万向节十字轴的磨损寿命提高一培以上。
实施例2
如图5、6所示,本实施例公开了产品加工进行工位转换的转移机构,包括夹具本体,夹具本体包括有夹持开口,所述夹持开口内设置有特性同步机构 ,所述特性同步机构保持与合金材料温度差小于50℃。所述特性同步机构硬度小于合金材料。所述特性同步机构包括插合设置于夹持开口内壁的耐温部;所述耐温部边沿设置有保温侧壁,所述耐温层上覆盖设置有保温主板,所述保温主板的边沿滑动插合连接保温侧壁。本实施例中耐温部采用石墨制成,硬度与熔点符合需求,且不会与产品表面产生反应。
所述夹具本体用于对各个加工阶段的工件进行位置转移,所述特性同步机构是夹具本体与工件的直接接合部,而退火、正火、热处理等步骤中产品的温度频繁变化,且表面硬度在未冷却前也较低,而本申请对重型万向节十字轴的表面粗糙度要求极高,加工完成后需要镜像级粗糙度,因此重型万向节在加工过程中的各步骤位置转换时,如果采用传统的吊具进行位移,难免出现磕碰问题,而采用机械爪抓取时,当接触位置温度差异过大则会导致局部表面温度骤变而影响未完全塑型的表面质量,且用于各加工步骤间均需要对产品进行位置转移,导致难免会对产品造成表面局部温度骤变以改变微观结构,又或是频繁夹持划伤工件表面等问题,因此采用特性同步机构在温度和硬度上与工件(此阶段)同步。
具体来说本申请采用熔点高于产品加工环境的材料制作耐温部,耐温部插接或是压卡固定在夹持开口与产品接触的所有表面上;所述保温侧壁与耐温部平齐设置,且保温侧壁的端面设置有安装槽,所述保温主板上设置有安装凸条,在耐温部具备残余温度且闲置时,可通过保温板对其进行覆盖保温,降低能量耗散,使得下次同步工作开始前耐温部与产品表面的温差不会过大而导致局部温度骤变,提升能源利用率。
实施例3
本实施例公开了用于加工重型万向节十字轴的合金材料,涉及一种高强度合金钢,所述高强度合金钢成分按质量百分比计为C:0.15-0.25%,Si:0.15-0.25%,Mn:0.40-0.70%,Cr:0.90-1.40%,S≤0.015%,P≤0.025%,Ni≤0.03%,Mo:≤0.15%,Cu≤0.20%,Al:0.02-0.05%,Ti:0.02~0.05%,B:0.001~0.003%余量为Fe及不可避免的杂质。
1)C含量的确定
C是仅次于铁的主要元素,它直接影响钢材的强度、塑性、韧性性能。但过高的C含量对钢的韧性不利,不利于冷挤成型,本发明控制其含量为0.15~0.25%。
2)Si含量的确定
Si是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂,并以固溶强化形式提高钢的硬度和强度。但是,Si含量较高时钢材的韧性降低,而且Si使钢中的过热敏感性、裂纹和脱碳倾向增大。本发明控制Si含量为0.15~0.25%。
3)Mn含量的确定
Mn作为炼钢过程的脱氧元素,是对钢的强化有效的元素,起固溶强化作用。而且Mn能提高钢的淬透性。Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS,进而削弱和消除S的不良影响。但Mn含量高,会降低钢的韧性,且增加钢材冷变形阻力。本发明的Mn含量控制在0.40~0.70%。
4)Cr含量的确定
Cr是碳化物形成元素,能够提高钢的淬透性、耐磨性。本发明Cr含量的范围确定为0.90-1.40%。
5)Al含量的确定
Al作为脱氧剂或合金化元素加入钢中,铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮,从而显著提高钢的冲击韧性,降低冷脆倾向和时效倾向性。本发明Al含量的范围确定为0.02-0.05%。
6)TI含量的确定
钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力,与硫的亲和力比铁强,是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素。钛在普通低合金钢中能提高塑性和韧性。由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛,提高了钢的强度。本发明Ti含量的范围确定为0.02-0.05%。
7)B含量的确定
B能提高钢的淬透性,还能提高钢的高温强度,并且在钢中能起到强化晶界的作用,本发明B含量的范围确定为0.001-0.003%。
8)N含量的确定
当钢中溶有过饱和的氮,在放置较长一段时间后就会发生氮以氮化物形式的析出,并使钢的硬度、强度提高,塑性下降,发生时效。钢中加入适量的铝,可生成稳定的AlN,能够压抑Fe4N生成和析出,不仅改善钢的时效性,还可以阻止奥氏体晶粒的长大,起到细化晶粒的作用。但是氮会与钢中的合金元素生成氮化物非金属夹杂,更重要的是降低了合金元素的作用。钢中氮含量高时,钢的强度升高,冲击韧性降低。本发明的N含量确定为0.005-0.014%。
9)O含量的确定
氧含量代表了氧化物夹杂总量的多少,氧化物脆性夹杂限制影响成品的使用寿命,大量试验表明,氧含量的降低对提高钢材纯净度特别是降低钢种氧化物脆性夹杂物含量显著有利。本发明氧含量的范围确定为≤0.0010%。
10)P、S含量的确定
P在钢中严重引起凝固时的偏析,P溶于铁素体使晶粒扭曲、粗大,且增加冷脆性。本发明P含量的范围确定为≤0.025%。S使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,但S能提高钢材的切削性能,本发明S含量的范围确定为≤0.015%。
本实施例中,高强合金钢的标准要求以及实际检测结果如下。
C | Si | Mn | Cr | Ti | P | S | Ni | Cu | Mo | |
标准要求 | 0.18~0.23 | 0.17~0.37 | 0.80~1.10 | 1.00~1.30 | 0.04~0.10 | ≤0.035 | ≤0.035 | ≤0.30 | ≤0.20 | ≤0.06 |
实际检测 | 0.21 | 0.32 | 1.02 | 1.06 | 0.06 | 0.012 | 0.009 | 0.05 | 0.03 | 0.001 |
除上述实施例外,在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内,本发明的技术特征可以进行重新选择及组合,从而构成新的实施例,这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的,因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将待加工合金材料按所需的规格尺寸分切为棒料并进行下料;
S2、采用转移机构将S1中分切的棒料转移并进行球化退火,使金相组织球化率大于90%;
S3、将S2中退火后的棒料进行抛丸处理,清除表面氧化皮表面;均匀涂刷润滑剂;
S4、将S3中抛丸处理后的棒料涂刷润滑剂;
S5、将S4中涂有润滑剂的待加工钢管材料放置在冷挤压模具中挤压成型;
S6、利用转移机构将S5中成型的产品放置在保温烘箱中,加热至Ac1以下550-600℃,保温3.5-5h后,随箱冷却使温度降至200-300℃,保温2-4h后取出冷却至室温,最后转移至退火炉完成去应力退火;
S7、利用转移机构将S6中退火完成的产品转移进行正火,正火后硬度为HB156-207,内部组织为等轴状珠光体加铁素体;
S8、将S7中正火完成的产品进行喷丸处理,喷丸后按照设计尺寸进行车削加工;
S9、将S8中车削加工完成的产品进行渗碳淬火处理;
S10、将S9中渗碳淬火处理后的产品进行磨削加工,磨削完成后产品表面粗糙度在Ra0.4以内;
S11、对S10磨削加工处理后的产品进行毫克能复合能量处理,通过高频滚压技术对产品表面进行二次强化,滚压后的产品表面粗糙度:Ra0.1以内,表面硬度达到HRC65-68。
2.根据权利要求1所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述S1中球化退火工艺中,棒料硬度为HRB70以下,球化率为90%以上,金相组织呈球状珠光体+铁素体。
3.根据权利要求1所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述S9中渗碳淬火处理后的产品表面硬度为HRC62-65,心部硬度为HRC28-45,表面马氏体组织为;2-4级,心部为叠片状低碳马氏体+铁素体。
4.根据权利要求1所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述S11中毫克能复合能量处理工艺中,釆用双点式压头对产品表面实施每秒钟3万次冲击,处理后产品表面形成超耐磨层,所述超耐磨层的表面粗糙度:Ra0.1以内,表面硬度为HRC65-68。
5.根据权利要求1所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述S10中磨削加工分为两步,第一步在双端面磨床上对产品的两端面精磨以达到两端面公差在0.02以内,粗糙度:Ra0.4以内;第二步在十字轴用无心磨床上精磨产品的四轴颈,自动修整使轴颈与圆角光滑过渡连接,磨削后轴颈尺寸公差控制在0.01以内,表面粗糙度0.4以内。
6.根据权利要求1所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述转移机构包括夹具本体,所述夹具本体包括有夹持开口,所述夹持开口内设置有特性同步机构 ,所述特性同步机构保持与合金材料温度差小于50℃。
7.根据权利要求6所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述特性同步机构包括嵌合设置于夹持开口内壁的耐温部;所述耐温部边沿设置有保温侧壁,所述耐温层上覆盖设置有保温主板,所述保温主板的边沿滑动插合连接保温侧壁。
8.根据权利要求6所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述特性同步机构硬度小于合金材料。
9.根据权利要求1所述的一种重型万向节十字轴的制作方法,其特征在于,所述待加工合金材料为高强度合金钢,所述高强度合金钢成分按质量百分比计为C:0.15-0.25%,Si:0.15-0.25%,Mn:0.40-0.70%,Cr:0.90-1.40%,S≤0.015%,P≤0.025%,Ni≤0.03%,Mo:≤0.15%,Cu≤0.20%,Al:0.02-0.05%,Ti:0.02~0.05%,B:0.001~0.003%,余量为Fe及不可避免的杂质。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 311200 Zhejiang Qianfu Universal Joint Co., Ltd., Sanying Industrial Park, Guali Town, Xiaoshan District, Hangzhou, Zhejiang Patentee after: Zhejiang Qianfu Transmission Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 311200 Zhejiang Qianfu Universal Joint Co., Ltd., Sanying Industrial Park, Guali Town, Xiaoshan District, Hangzhou, Zhejiang Patentee before: Zhejiang Qianfu universal joint Co.,Ltd. Country or region before: China |
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