[發明專利]一種半軸套管的楔橫軋精密成形方法

有效

• 申請號: 201310479314.X
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103521522A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 楊翠蘋;胡正寰;鄭振華;張康生;劉晉平;孫星
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21B19/12
• 分類號: B21B19/12;B21B27/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于金屬塑性成形技術領域，特別提供了一種楔橫軋帶芯棒精密成形直徑單向減小的空心半軸套管毛坯的方法，適用于楔橫軋半軸套管毛坯或帶法蘭盤、凸緣類半軸套管預制坯的生產。

技術背景

半軸套管是汽車后橋上的重要零件之一，在汽車的行駛時，要承受整個車身及貨物的重量和復雜的交變應力，半軸套管的質量，直接影響著車輛的行駛安全。因而要求其生產工藝能保證零件流線分布合理，內部組織致密，有很高的疲勞強度。

國內外載重汽車的半軸套管基本上都是用鍛造工藝生產。楔橫軋是軸類零件成形的先進工藝，以其高效、節材，生產環境好等優點在軋制實心軸上得到了廣泛的應用，近年來也成功地應用于載重汽車后橋插入式空心軸頭上，這種空心軸頭的特點是臺階直徑由中間向兩側逐漸減小，楔橫軋成形也由中間向兩側逐漸展寬。而有的半軸套管或帶法蘭盤、凸緣類半軸套管的法蘭和凸緣外側是直徑單向逐漸減小的空心臺階軸，如圖1所示，采用楔橫軋工藝成形這種半軸套管毛坯或預制坯，軋件顯著不對稱，而且有料頭部分的材料損失。為了充分發揮楔橫軋高效，節材的優勢，希望楔橫軋成形半軸套管軋件料頭盡量小，甚至接近無料頭軋制。但不對稱近無料頭軋制直徑單向減小的空心零件，軋件很容易發生嚴重的端頭壓扁和軸向竄動，實現楔橫軋半軸套管的經濟軋制有很大的難度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種省料的汽車半軸套管毛坯或預制坯的楔橫軋精確成形方法。

該方法包括：

步驟一、將一端為圓臺狀的圓形空心鋼坯加熱到900～1150℃，所述圓臺錐角θ=25～35°；

步驟二、將所述鋼坯穿入芯棒，通過軸向推料裝置將其送入上下兩個具有變成形角和變展寬角的模具之間；

步驟三、鋼坯在所述兩個模具作用下做回轉運動，軋制成軋件；

步驟四、所述軋件由所述軸向推料裝置從所述兩個模具之間推出，頂出芯棒，得到空心半軸套管毛坯。

優選地，步驟二中使用的所述兩個具有變成形角和變展寬角的模具中，

模具前段的成形角α₁取值范圍是30～45°,展寬角β₁取值范圍是4～7°，模具后段的成形角α₂取值范圍是40～55°,展寬角β₂取值范圍是1.5～4°。

優選地，步驟二中使用的所述兩個具有變成形角和變展寬角的模具均為楔不對稱模具。

優選地，步驟三中軋制的所述軋件具有反向臺階，所述反向臺階直徑比所述軋件的最小直徑大10%，寬度為鋼坯直徑的20%左右。

本發明是一種楔橫軋帶芯棒成形直徑單向減小的汽車半軸套管毛坯的方法，因為軋件具有不對稱性，臺階直徑單向減小并希望實現近無料頭軋制，其實現原理如下:

1.軋件小直徑側軋制到接近軋件端頭時,隨著料頭的減小,軸向力越來越小,為了保證軸向力的平衡,本發明的模具采用不對稱設計，其左右兩側的楔不對稱，在軋制過程中，兩側的楔結束時間不一樣，軋件大直徑側先完成成形。

2.軋件小直徑側軋制區接近端頭時會出現壓扁失穩,展寬角越大,成形角越小壓扁失穩越嚴重,所以在盡量減少模具輥面的前提下保證成形,要采用變展寬角,變成形角設計,在接近端頭的位置宜采用較小的展寬角,較大的成形角。模具楔成形角α₁取值α₁＝30～45°,展寬角β₁取值β₁＝4～7°，成形角α₂取值α₂＝40～55°,展寬角β₂取值β₂＝1.5～4°。

3.軋件的壓下量越大，壓扁變形越大，將軋件坯料小直徑側預成形為圓臺狀，其中該圓臺中母線與高的夾角θ=25～35°（在后稱為錐角），使軋件在接近端部軋制時壓下量逐漸減小，可以有效的避免壓扁失穩。

4.對于直徑單向逐漸減小的空心臺階軸,隨著端頭的減小和壓扁,軋件向大端側軸向竄動嚴重，使軋件存在橢圓和表面螺旋痕的缺陷。在軋件小端（小直徑側）端部設計一個寬度為軋件原始直徑（即坯料外徑δ₀）的20%或20%左右,直徑比軋件的最小直徑（即成形軋件中外徑最小部分的直徑）大10%或10%左右的反向臺階T,可以控制軋件的軸向竄動，保證成形質量。雖然在此部分直徑上增加了較少的材料損失，但實現了接近無料頭軋制，顯著的節約了材料。