等速万向节星形套热-冷联合成形方法

摘要

本发明提供一种等速万向节星形套热-冷联合成形方法，工艺步骤包括：(1)棒料中频加热，选用合适直径规格的热轧棒料作为原料，将所述原料经中频感应加热炉加热至1220-1280℃；(2)高速热镦锻，将前道工序加热至1220-1280℃后的所述原料送至高速热镦锻机进行热锻成形；(3)控制冷却，将所述高速热镦锻后的工件传送至控制冷却炉，利用热锻后工件余热进行控制冷却；(4)常规表面处理；(5)闭塞成形。最终得到满足组织性能、尺寸精度要求的产品。本发明保证了工件的组织与产品精度，材料利用率高，缩短了成形工艺流程，使生产效率大为提高，能满足批量生产的要求，降低了能耗和环境污染。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属塑性成形技术，尤其涉及汽车用传动轴等速万向节星 形套的成形技术。

背景技术

等速万向节星形套零件加工方法主要有两种：第一种是采用传统的热模锻 加工工艺，第二种是单纯采用冷锻加工工艺。第一种工艺的流程为：锯料、加 热、镦粗、成形，这种工艺的优点是热锻金属塑性好，流动应力低，工件易成 形，模具制造精度要求不高，工艺流程简单。但同时也存在几个缺点，后续机 加工余量大，材料利用率低，模具寿命低，后续还需要正火处理。第二种工艺 的具体步骤是：1、锯料，2、球化退火，3、制坯，4、常规表面处理，5、镦粗， 6、球化退火，7、常规表面处理，8、反挤，9、冲孔，10、不完全退火，11常 规表面处理，12、闭塞成形。此工艺的优点是无需铣削、车削加工，材料利用 率高，锻件金属流线按产品形状分布，材质致密。缺点是工艺路线长，中间需 要多次表面处理和退火处理，成本高、周期长，效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种保证了工件的组织与产 品精度，缩短了成形工艺流程，降低了生产成本，能满足批量生产要求的等速 万向节星形套的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术解决方案：

等速万向节星形套热-冷联合成形方法，其特征在于：它的工艺步骤包括：

(1)棒料中频加热，选用合适直径规格的热轧棒料作为原料，将所述原料经中 频感应加热炉加热至1220-1280℃；(2)高速热镦锻，将前道工序加热至 1220-1280℃后的所述原料送至高速热镦锻机进行热锻成形；(3)控制冷却，将 所述高速热镦锻后的工件传送至控制冷却炉，利用热锻后工件余热进行控制冷 却；(4)常规表面处理；(5)闭塞成形。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的一种优选方案， 其中，所述高速热镦锻机有剪切、镦粗、反挤、冲孔工位。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的一种优选方案， 其中，所述高速镦锻中的所述剪切工位是将加热好的棒料截断至需要的长度， 截取长度应为棒料直径的1.2-1.7倍。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的一种优选方案， 其中，所述镦粗工位是将剪切好的棒料镦粗至需要的尺寸，镦粗的长径比应在 1.2-1.7之间。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的一种优选方案， 其中，所述反挤工位为主成形工位，反挤成形毛坯外形与沉孔。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的一种优选方案， 其中，所述冲孔工位是将反挤后的余料冲掉。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的一种优选方案， 其中，所述的热轧棒料直径规格选为φ18mm-φ40mm，长度规格选为 4000mm-6000mm。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的一种优选方案， 其中，所述的闭塞成形工序是指采用单向闭塞锻造方法进行冷锻成形。

作为本发明所述的等速万向节星形套热-冷联合成形方法的-种优选方案， 其中，所述控制冷却炉是由3-4个温度区域组成，不同区域有不同的温度，工件 通过网带传送；，将工件平铺在网带上，由炉内不同温度区域控制工件组织转变 至要求的范围，达到退火的目的。

本发明的有益效果是：通过热锻和冷锻相结合的方法，完成等速万向节星 形套的成形，克服了热锻与冷锻的缺点，采用高速镦锻机生产锻件毛坯，热锻 后工件表面无脱碳，并利用工件余热进行控制冷却，使工件组织符合冷锻与机 加工要求。采用热-冷联合成形技术，保证了工件的组织与产品精度，材料利用 率高，缩短了成形工艺流程，使生产效率大为提高。同时本发明应用控制冷却 技术，省去了纯冷锻工艺中的退火和常规表面处理，节省了电能，降低了能耗 和生产成本，具有良好的社会效益。

附图说明

图1是棒料中频加热时工件的大致形状。

图2是高速镦锻工序中剪切工位时工件的形状。

图3是高速镦锻工序中镦粗工位时工件的形状。

图4是高速镦锻工序中反挤工位时工件的形状。

图5是高速镦锻工序中冲孔工位时工件的形状。

图6是闭塞成形工序时工件的形状。

具体实施方式

等速万向节AC98星形套用于桑塔纳等家用汽车，下面以等速万向节AC98星 形套的加工过程为例作进一步详细说明，其工艺流程为：1、棒料中频加热，2、 高速热镦锻，3、控制冷却，4、常规表面处理，5、闭塞成形。

1.棒料中频加热，选择直径为φ32毫米，长度为6000mm的热轧棒料作为原 材料，材料牌号为16MnCr5H，棒料不需要截断、制坯，将所述原料经中频感应 加热炉加热至1220-1280℃。

2.高速镦锻，所述高速镦锻指采用哈特贝尔高速热镦锻机成形热锻毛坯， 高速镦锻机为自动化设备，由机械手传送工件，经过剪切、镦粗、反挤、冲孔， 四个工位完成热锻毛坯的成型。所述剪切工位是将加热好的棒料截断至需要的 长度，截取长度应为棒料直径的1.2-1.7倍，以保证镦粗质量；所述镦粗工位是 将剪切好的棒料镦粗至需要的尺寸，镦粗的长径比应在1.2-1.7之间；所述反挤 工位为主成形工位，反挤成形毛坯外形与沉孔；所述冲孔工位是将反挤后的余 料冲掉。高速镦锻的特征在于，结合了热锻金属塑性好、流动应力低的优点和 冷锻精度高、材料利用率高的优点，克服了热锻后续机加工余量大需要正火、 存在脱碳的问题和冷锻需要进行多次退火和常规表面处理，工序多周期长的缺 点，降低了生产成本。

3.控制冷却，所述控制冷却是指高速镦锻后，工件仍有约980℃左右的热锻 后余热，将工件传送至控制冷却炉，利用该温度控制冷却，可得到需要的组织， 以满足后续冷锻和机加工的材料相变要求。

所述控制冷却炉是由3-4个温度区域组成，不同区域有不同的温度，工件通 过网带传送；由于热锻后，工件的温度还比较高，足以进行工件内部组织转变， 将工件平铺在网带上，由炉内不同温度区域控制工件组织转变至要求的范围， 达到退火的目的，满足后续的加工要求。而不需要经过常规的如井式退火炉进 行退火处理，降低了能耗，节约了生产成本。利用热锻后工件的余热进行控制 冷却，得到的组织接近于正火组织，满足后续冷锻和机加工的要求，并避免了 热锻后氧化、脱碳等问题，也节约了电能，降低了生产成本。

4.常规表面处理，所述常规表面处理是指常规抛丸工序和常规磷皂化工序， 主要是为后续闭塞成形工序提供润滑皮膜。

5.闭塞成形，所述闭塞成形工序是指采用单向闭塞锻造方法进行冷锻成形， 也就是利用单向闭塞成形技术，将热锻好的毛坯冷锻至需要的尺寸，最终得到 满足组织性能、尺寸精度要求的产品。

以上描述说明本发明的技术方案而非限制，本发明实施例的描述只是用于 解释的目的，而并不是限制权利要求的范围。本发明的技术方案除可应用于汽 车用传动轴等速万向节星形套的成形技术外，还可推广应用到军工、轨道交通、 交通机械、工程机械零件精密锻造的产品。对本领域的普通技术人员来说，还 可以对本发明进行修改或者替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其 均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。