RU2811511C1 - Method for manufacturing cardan automotive cold-deformed pipe - Google Patents

Abstract

FIELD: cardan automotive cold-deformed pipe.

SUBSTANCE: pipe blank is heat treated. Shot hardening is carried out on the inner and outer surfaces of the pipe blank. The pipe blank is drawn. The peening the outer surface of the pipe with shot is carried out.

EFFECT: transmitted torque of the cardan automotive cold-formed pipe increases.

1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для использования в автомобильной промышленности для увеличения максимального передающего момента карданной передачи на 10-15% без дополнительной термообработки и применения дорогостоящего легирования сталей.The invention relates to metal forming and is intended for use in the automotive industry to increase the maximum transmission torque of the cardan drive by 10-15% without additional heat treatment and the use of expensive steel alloying.

Известен способ производства холоднодеформированных труб для карданных валов, описанный в патенте SU 1790460 A3, опубликованном 23.01.1993, МПК В21С 37/08. Данный способ производства труб включает сварку встык концов полос в непрерывную полосу, холодное деформирование полосы в валках по ее толщине, формирование полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок, калибровку трубы по наружному диаметру, холодное деформирование полос осуществляют перед свариванием их концов в минусовом поле допуска до получения механических свойств готового изделия. Недостатком этого способа является то, что при сварке нагартованного металла в трубу, в области шва и в зоне температурного воздействия ухудшаются свойства металла, поэтому требуется дополнительный отпуск. Но при термической обработке в зоне шва получается не нагартованный участок трубы, что приводит к невозможности проведения испытаний на момент кручения, которые труба не выдержит. Описанный способ сложный в реализации и дорогостоящий, а также не гарантирует получение трубы с высокими механическими свойствами.There is a known method for the production of cold-deformed pipes for cardan shafts, described in patent SU 1790460 A3, published on January 23, 1993, IPC B21C 37/08. This method of pipe production includes butt welding of the ends of the strips into a continuous strip, cold deformation of the strip in rolls along its thickness, formation of the strip into a pipe blank, welding of its edges, calibration of the pipe according to the outer diameter, cold deformation of the strips is carried out before welding their ends in a minus tolerance field until the mechanical properties of the finished product are obtained. The disadvantage of this method is that when welding cold-worked metal into a pipe, in the weld area and in the temperature-exposed zone, the properties of the metal deteriorate, so additional tempering is required. But during heat treatment in the weld zone, a section of the pipe is not cold-worked, which makes it impossible to carry out torsion tests, which the pipe will not withstand. The described method is difficult to implement and expensive, and also does not guarantee the production of a pipe with high mechanical properties.

Наиболее близкий способ того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков описан в работе Стасовского Ю.Н. и Гаврюшова А.А. «Современный уровень техники технологии для производства труб волочением на короткой закрепленной оправке» // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2012. №08-10, а также в Информационно-техническом справочнике по наилучшим доступным технологиям - ИТС 27-2017 «Производство изделий дальнейшего передела черных металлов». Способ получения автомобильной карданной трубы включает предварительную термообработку заготовки для повышения пластичности, очищение от окалины (травление), активацию поверхности (кислотой), промывание. Перед завершающим процессом волочения, необходимого для получения геометрических параметров и повышения прочности, на трубу наносится подсмазочный слой (омыливание). При этом механические свойства и геометрические размеры должны соответствовать ГОСТ 5005-82.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of the set of characteristics is described in the work of Yu.N. Stasovsky. and Gavryushova A.A. “Current level of technology for the production of pipes by drawing on a short fixed mandrel” // Metallurgical and mining industry. - 2012. No. 08-10, as well as in the Information and Technical Directory on the best available technologies - ITS 27-2017 “Production of products for further processing of ferrous metals.” The method for producing an automobile universal joint includes preliminary heat treatment of the workpiece to increase plasticity, descaling (etching), surface activation (with acid), and washing. Before the final drawing process, which is necessary to obtain geometric parameters and increase strength, a lubricating layer (saponification) is applied to the pipe. In this case, the mechanical properties and geometric dimensions must comply with GOST 5005-82.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что трубная продукция, механические свойства которой соответствуют требованиям ГОСТ 5005-82, не удовлетворяет современные тенденции роста грузоподъемности и мощности грузовых автомобилей, требующие увеличения прочностных характеристик, в особенности крутящего момента без изменения геометрических параметров и увеличения стоимости за счет применения легированных марок стали.The disadvantage of the known method, adopted as a prototype, is that pipe products, the mechanical properties of which comply with the requirements of GOST 5005-82, do not satisfy modern trends in the growth of load capacity and power of trucks, which require an increase in strength characteristics, especially torque, without changing the geometric parameters and increasing cost through the use of alloy steel grades.

Задача изобретения состоит в обеспечении гарантированного повышения передаваемого крутящего момента карданной трубы.The objective of the invention is to ensure a guaranteed increase in the transmitted torque of the cardan tube.

Технический результат настоящего изобретения заключается в реализации поставленной задачи.The technical result of the present invention lies in the implementation of the task.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления карданной автомобильной холоднодеформированной трубы, включающий предварительную термообработку заготовки трубы и последующее волочение, отличающийся тем, что после термообработки проводят предварительный наклеп дробью внутренней и наружной поверхности трубы, и после волочения проводят заключительную операцию наклепа дробью наружной поверхности трубы.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a cardan automobile cold-deformed pipe, including preliminary heat treatment of the pipe blank and subsequent drawing, characterized in that after heat treatment, preliminary peening with shot is carried out on the inner and outer surfaces of the pipe, and after drawing, the final operation of peening with shot on the outer surface is carried out pipes.

Отличия предлагаемого способа получения автомобильной карданной трубы заключается в проведении предварительного дробенаклепа до холодной деформации трубы, а также после холодной деформации, что обеспечивает повышение крутящего момента. Дробенаклеп производится стальной дробью.The difference between the proposed method for producing an automobile universal joint is that it involves preliminary crushing before cold deformation of the pipe, as well as after cold deformation, which provides an increase in torque. Shot hardening is done with steel shot.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявленного решения, - предварительная термообработка заготовки трубы и дальнейшее волочение.The features of the prototype, which coincide with the features of the claimed solution, are preliminary heat treatment of the pipe blank and further drawing.

Особенности предлагаемого метода:Features of the proposed method:

- операция предварительного дробенаклепа внутренней и наружной поверхности перед волочение трубы. Одновременно при этом процессе происходит очистка трубы от окалины и подготовка поверхности металла с оптимальной шероховатостью;- the operation of preliminary crushing of the internal and external surfaces before drawing the pipe. At the same time, during this process, the pipe is cleaned of scale and the metal surface is prepared with optimal roughness;

- процесс холодной деформации на жидкой волочильной смазке;- cold deformation process using liquid drawing lubricant;

- дополнительная операция дробенаклепа поверхности трубы после волочения.- additional operation of crushing the surface of the pipe after drawing.

Таким образом исключаются этапы травления и подготовки поверхности.This eliminates the steps of etching and surface preparation.

Опытные работы показали, что при использовании предлагаемой технологии можно обойтись без нанесения подсмазочного слоя (омыливания). Омыливание - это процесс нанесение смазки на основе промышленных или животных мыл с последующей ее сушкой. Исключение процесса омыливания позволяет ликвидировать химическую обработку и слив жидкостей. Для получения необходимых геометрических параметров волочение проводится на короткой оправке с нанесением волочильной смазки на внутреннюю и наружную поверхность трубы в непосредственно в момент волочения.Experimental work has shown that when using the proposed technology, it is possible to do without applying a lubricating layer (saponification). Saponification is the process of applying a lubricant based on industrial or animal soaps and then drying it. Eliminating the saponification process eliminates chemical treatment and liquid drainage. To obtain the required geometric parameters, drawing is carried out on a short mandrel with drawing lubricant applied to the inner and outer surface of the pipe immediately at the moment of drawing.

Применение предварительного дробенаклепа приводит к увеличению максимального крутящего момента на 6-8%.The use of preliminary crushing leads to an increase in maximum torque by 6-8%.

После волочения на трубоволочильном пятидесятитонном стане правки на трубоправильной машине готовая карданная труба подвергается заключительному дробенаклепу наружной поверхности. После проведения второго этапа дробенаклепа крутящий момент увеличивается на 10-15% (в зависимости от мощности и времени дробенаклепа) по сравнению с трубой, изготовленной по технологии прототипа.After drawing on a fifty-ton pipe straightening mill on a pipe straightening machine, the finished cardan pipe is subjected to final crushing of the outer surface. After the second stage of shot peening, the torque increases by 10-15% (depending on the power and time of shot peening) compared to a pipe made using the prototype technology.

Пример реализации изобретения: в таблице 1 приведены сравнительные данные образцов, изготовленным по способу прототипа и по патентуемому способу, из карданной трубы для автомобиля КАМАЗ размером 82×3,5 мм. Трубы изготовлены из заготовок одной партии марки стали 20. Величина наружного дробенаклепного слоя готовой трубы 0,3 мм, внутреннего слоя 0,1 мм. Согласно ГОСТ 5005-82, трубы должны выдерживать без остаточной деформации испытание на кручение при крутящем моменте (М), кгс/м, определяемом по формуле (1).An example of the implementation of the invention: Table 1 shows comparative data for samples made using the prototype method and the patented method from a cardan pipe for a KAMAZ vehicle measuring 82×3.5 mm. The pipes are made from blanks of one batch of steel grade 20. The size of the outer shot-rivet layer of the finished pipe is 0.3 mm, the inner layer is 0.1 mm. According to GOST 5005-82, pipes must withstand a torsion test without residual deformation at a torque (M), kgf/m, determined by formula (1).

где τ_max - предел текучести при кручении, кгс/мм², равный 0,56 σ_т;where τ _max is the torsional yield strength, kgf/mm ² , equal to 0.56 σ _t ;

σ_т - предел текучести при растяжении;σ _t - tensile yield strength;

D_в - номинальный внутренний диаметр трубы, мм;D _in - nominal internal diameter of the pipe, mm;

D_н - наружный диаметр трубы при номинальном внутреннем диаметре и минимально допускаемой для данного размера труб толщине стенки (с учетом минусового допуска), мм.D _n - outer diameter of the pipe at the nominal inner diameter and the minimum wall thickness allowed for a given pipe size (taking into account the minus tolerance), mm.

Приведенные данные образцов, изготовленных по технологии-прототип и по предлагаемому способу, являются средними значениями по выборке из десяти образцов. По результатам исследований видно, что предлагаемый способ позволяет увеличить крутящий момент без дополнительных затрат на дорогостоящие марки стали или на дополнительную термообработку.The given data for samples manufactured using the prototype technology and the proposed method are the average values for a sample of ten samples. Based on the research results, it is clear that the proposed method allows increasing torque without additional costs for expensive steel grades or additional heat treatment.

Вывод: предлагаемый способ позволяет значительно увеличить крутящий момент, согласно требованиям современной машиностроительной промышленности. Технический результат достигается без изменения геометрических параметров, что позволяет использовать существующие производственные линии. Патентуемый способ не требует использования специальных марок стали, не указанных в ГОСТ 5005-82. Предлагаемая технология исключает этап травления и активации поверхности, что кроме экономического эффекта, также положительно влияет на экологическую ситуацию за счет отсутствия кислотных сливов.Conclusion: the proposed method allows you to significantly increase torque, in accordance with the requirements of the modern engineering industry. The technical result is achieved without changing the geometric parameters, which allows the use of existing production lines. The patented method does not require the use of special steel grades not specified in GOST 5005-82. The proposed technology eliminates the stage of etching and surface activation, which, in addition to the economic effect, also has a positive effect on the environmental situation due to the absence of acid drains.

Claims (1)

Способ изготовления карданной автомобильной холоднодеформированной трубы, включающий предварительную термообработку заготовки трубы и последующее волочение, отличающийся тем, что после термообработки проводят предварительный наклеп дробью внутренней и наружной поверхности заготовки трубы, а после волочения проводят заключительную операцию наклепа дробью наружной поверхности трубы.A method for manufacturing a cardan automotive cold-deformed pipe, including preliminary heat treatment of a pipe blank and subsequent drawing, characterized in that after heat treatment, preliminary peening with shot is carried out on the inner and outer surfaces of the pipe blank, and after drawing, the final operation of peening with shot on the outer surface of the pipe is carried out.