[发明专利]一种半轴套管的楔横轧精密成形方法

说明书

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术领域，特别提供了一种楔横轧带芯棒精密成形直径单向减小的空心半轴套管毛坯的方法，适用于楔横轧半轴套管毛坯或带法兰盘、凸缘类半轴套管预制坯的生产。

技术背景

半轴套管是汽车后桥上的重要零件之一，在汽车的行驶时，要承受整个车身及货物的重量和复杂的交变应力，半轴套管的质量，直接影响着车辆的行驶安全。因而要求其生产工艺能保证零件流线分布合理，内部组织致密，有很高的疲劳强度。

国内外载重汽车的半轴套管基本上都是用锻造工艺生产。楔横轧是轴类零件成形的先进工艺，以其高效、节材，生产环境好等优点在轧制实心轴上得到了广泛的应用，近年来也成功地应用于载重汽车后桥插入式空心轴头上，这种空心轴头的特点是台阶直径由中间向两侧逐渐减小，楔横轧成形也由中间向两侧逐渐展宽。而有的半轴套管或带法兰盘、凸缘类半轴套管的法兰和凸缘外侧是直径单向逐渐减小的空心台阶轴，如图1所示，采用楔横轧工艺成形这种半轴套管毛坯或预制坯，轧件显著不对称，而且有料头部分的材料损失。为了充分发挥楔横轧高效，节材的优势，希望楔横轧成形半轴套管轧件料头尽量小，甚至接近无料头轧制。但不对称近无料头轧制直径单向减小的空心零件，轧件很容易发生严重的端头压扁和轴向窜动，实现楔横轧半轴套管的经济轧制有很大的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种省料的汽车半轴套管毛坯或预制坯的楔横轧精确成形方法。

该方法包括：

步骤一、将一端为圆台状的圆形空心钢坯加热到900～1150℃，所述圆台锥角θ=25～35°；

步骤二、将所述钢坯穿入芯棒，通过轴向推料装置将其送入上下两个具有变成形角和变展宽角的模具之间；

步骤三、钢坯在所述两个模具作用下做回转运动，轧制成轧件；

步骤四、所述轧件由所述轴向推料装置从所述两个模具之间推出，顶出芯棒，得到空心半轴套管毛坯。

优选地，步骤二中使用的所述两个具有变成形角和变展宽角的模具中，

模具前段的成形角α₁取值范围是30～45°,展宽角β₁取值范围是4～7°，模具后段的成形角α₂取值范围是40～55°,展宽角β₂取值范围是1.5～4°。

优选地，步骤二中使用的所述两个具有变成形角和变展宽角的模具均为楔不对称模具。

优选地，步骤三中轧制的所述轧件具有反向台阶，所述反向台阶直径比所述轧件的最小直径大10%，宽度为钢坯直径的20%左右。

本发明是一种楔横轧带芯棒成形直径单向减小的汽车半轴套管毛坯的方法，因为轧件具有不对称性，台阶直径单向减小并希望实现近无料头轧制，其实现原理如下:

1.轧件小直径侧轧制到接近轧件端头时,随着料头的减小,轴向力越来越小,为了保证轴向力的平衡,本发明的模具采用不对称设计，其左右两侧的楔不对称，在轧制过程中，两侧的楔结束时间不一样，轧件大直径侧先完成成形。

2.轧件小直径侧轧制区接近端头时会出现压扁失稳,展宽角越大,成形角越小压扁失稳越严重,所以在尽量减少模具辊面的前提下保证成形,要采用变展宽角,变成形角设计,在接近端头的位置宜采用较小的展宽角,较大的成形角。模具楔成形角α₁取值α₁＝30～45°,展宽角β₁取值β₁＝4～7°，成形角α₂取值α₂＝40～55°,展宽角β₂取值β₂＝1.5～4°。

3.轧件的压下量越大，压扁变形越大，将轧件坯料小直径侧预成形为圆台状，其中该圆台中母线与高的夹角θ=25～35°（在后称为锥角），使轧件在接近端部轧制时压下量逐渐减小，可以有效的避免压扁失稳。

4.对于直径单向逐渐减小的空心台阶轴,随着端头的减小和压扁,轧件向大端侧轴向窜动严重，使轧件存在椭圆和表面螺旋痕的缺陷。在轧件小端（小直径侧）端部设计一个宽度为轧件原始直径（即坯料外径δ₀）的20%或20%左右,直径比轧件的最小直径（即成形轧件中外径最小部分的直径）大10%或10%左右的反向台阶T,可以控制轧件的轴向窜动，保证成形质量。虽然在此部分直径上增加了较少的材料损失，但实现了接近无料头轧制，显著的节约了材料。