[發明專利]一種引入激光沖擊強化的內球籠的復合鍛造成形工藝

有效

• 申請號: 201810325201.7
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108655313B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 顧成義;曹俊;魯金忠;羅開玉;沈華賓;何肖瀟
• 申請（專利權）人: 江蘇海宇機械有限公司;江蘇大學
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;C21D10/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 馮燕平

本發明屬于激光加工領域，具體涉及一種引入激光沖擊強化的內球籠的復合鍛造成形工藝。在鍛件的溫?冷成形工藝上的基礎上引入激光沖擊強化作用于鍛件金屬流動劇烈變形部位等易產生疲勞失效的特定區域，且其作用時間位于溫鍛完成之后的退火時間區間內。激光沖擊波產生的沖擊力場在鍛件表面引起的塑性變形，通過與退火中溫度場的復合效應，不僅促使片狀碳化物的加速熔斷以提高退火的效果，也在消除鍛造應力方面相互增益，從而有效改善鍛件性能和細化其組織，得到了更高質量的內球籠鍛件。

技術領域

本發明屬于激光加工領域，具體涉及一種引入激光沖擊強化的內球籠的復合鍛造成形工藝，特別適用于汽車傳動件等速萬向節內球籠的鍛造生產。

背景技術

等速萬向節內球籠是把兩個軸線不重合的軸連接起來，并使兩軸以相同的角速度傳遞運動的機構，是轎車傳動系統中的重要部件，其作用是將發動機的動力從變速器(差速器)傳遞到汽車的驅動輪，滿足轎車傳動軸外端轉角的要求，并將發動機的動力平穩、可靠的傳遞給車輪，補償轎車內端懸架的跳動，驅動轎車高速行駛；等速萬向節主要由內球籠、外球籠、半軸組成，內球籠作為內球籠中關鍵性零件，在傳動中起到關節窩的作用，因此其高質量成形方法尤其重要。

在650℃～800℃溫鍛時，正處于鋼的臨界點上下，材料的組織不能得到充分轉變，而且其中750℃～800℃溫度段正好處于鋼的兩相區內。所以于這個溫度區間成形的鍛件，需要通過正火或退火來改善鍛造組織。因此。在這個基礎上在退火保溫階段的最后引入激光沖擊強化，由于其沖擊區域周圍材料的反作用，可以促使片狀碳化物在退火時的熔斷，也因其力學效應表現為材料表面獲得較高的殘余壓應力，可以有效消除鍛造內應力且提高被沖擊區域的抗疲勞性能。在激光沖擊力場與退火溫度場的共同作用下，可以獲得更高質量的內球籠鍛件。

發明內容

本發明為提高內球籠的鍛造成形質量，在鍛件的溫-冷成形工藝上的基礎上引入激光沖擊強化作用于鍛件金屬流動劇烈變形部位等易產生疲勞失效的特定區域，且其作用時間位于溫鍛完成后的退火保溫時間區間內。

具體步驟如下：

(1)下料，通過高速圓盤鋸將圓棒鋼材鋸切為圓柱狀坯料；

(2)拋丸，使用履帶式拋丸機去除坯料表面的毛刺和銹斑，并為下道石墨涂層工序做好表面處理準備；

(3)坯料預熱與石墨涂層，采用預熱電爐將坯料加熱到150℃～200℃，然后用手動噴槍對其表面噴涂，形成的一層石墨薄膜可以在鍛造中有效地起到隔離與潤滑的作用；

(4)中頻感應加熱，采用中頻感應爐將坯料加熱至800℃～840℃；

(5)三工步溫鍛成形，三工步分別是正擠壓桿部、墩粗聚料、反擠杯部；其中坯料墩粗的長徑比：L/d＝1.5～2.5，溫鍛反擠壓時要給冷精整留出15％～20％的變形量；

(6)鍛件完全退火，終鍛后將鍛件加熱至其材料Ac3以上20℃～30℃，保溫 2-4小時，并在其退火保溫階段的最后1小時內引入激光沖擊強化，完成激光沖擊強化之后隨爐冷卻后再出爐空冷；溫鍛件的退火范圍要避開球化退火的溫度范圍，按照完全退火工藝規范，將其保溫退火溫度控制在材料Ac3以上20℃～30℃，保溫時間為2-4小時。引入大面積激光沖擊強化時鍛件溫度需與保溫溫度一致，作用時間為保溫階段的最后1小時之內，激光沖擊強化完成后再將鍛件隨爐緩慢冷卻至500℃后出爐空冷；