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          汽車零部件制造中不同精密鍛造技術的應用

          2020-03-17 11:58:44

          精密成形技術是先進制造技術的重要組成部分之一。精密鍛造技術具有高效率、低成本、低能耗、高質量等優點,在汽車零部件生產中正得到越來越廣泛的應用,因此近年來得到了很大的發展。那么精密鍛造技術在汽車零部件制造中有哪些應用?

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          汽車零部件制造中不同精密鍛造技術的應用

          依據金屬塑性成形時的變形溫度不同,精密鍛造成形可分為冷鍛成形、溫鍛成形、亞熱鍛成形、熱精鍛成形等精鍛工藝,不同塑性變形的溫度區間如圖2所示。汽車工業對精鍛件需求的不斷增長成為了精鍛技術快速發展的主要動力,我國的汽車精鍛零部件由20世紀60年代起,已經從活塞銷、彈簧座、輪胎螺母等簡單的零件發展到了外星輪、等速萬向節、花鍵軸、汽車后輪軸、起動齒輪、差速器錐齒輪等較為復雜的零件。


          一、冷鍛成形

          冷鍛一般在室溫下成形,鍛件具有力學性能高、表面質量好和尺寸精度高等優點,但是冷鍛的變形抗力大,對于塑性低、流動性差的材料,尤其是機械強度高、冷作硬化敏感的材料成形困難。國外已經普遍采用冷精鍛工藝生產低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼零件,重量由幾克到十幾千克以上。日本和德國的一輛汽車上使用的冷鍛件達到50kg以上,我國目前每輛汽車約有30kg左右的冷鍛件。

          ⑴汽車離合器接合齒圈。汽車離合器接合齒圈用于手動變速箱,因為齒頂部有倒角且齒長方向有倒錐,所以機加工工藝復雜,主要采用冷徑向分流擠壓工藝使齒輪成倒錐形。

          ⑵汽車變速器的輸入軸。輸入軸零件材料是SCr420H合金鋼,精軋圓棒使用帶鋸床剪切下料,然后進行球化退火,冷鍛前采用磷化、皂化潤滑處理。帶花鍵的輸入軸的冷鍛過程主要包括5個工步:第1、2工步,對輸入軸的頂部和底部進行正擠壓;第3工步,擠壓頂部和底部,然后預鐓粗中間部位;第4工步,處理花鍵軸的齒尖;第5工步,擠壓成形花鍵。這5個工步連續地在同一臺壓機上進行,中間不再進行潤滑和熱處理。

           

          二、溫鍛成形

          溫鍛成形技術是在冷鍛成形技術基礎上迅速發展起來的,鋼的溫鍛成形溫度通常認為在200~850℃之間(完全再結晶溫度以下)。金屬材料不同,其溫鍛成形溫度、變形速度、變形程度等也不盡相同。

          溫鍛成形不僅具有冷鍛成形及熱鍛成形的優點,而且也避免了它們的缺點。溫鍛成形完全繼承了冷鍛成形生產效率高、節約原材料、改善產品質量等優點,而且比冷鍛成形抗力低,成形性好。同時,溫鍛成形避免了熱鍛成形能耗大,容易產生過熱、過燒、氧化、脫碳,加工余量大,產品質量不高等缺點。溫鍛成形一般不需要鍛前坯料軟化熱處理、磷化、皂化等輔助工序。

          目前,溫鍛成形工藝廣泛應用于冷變形時加工硬化嚴重、變形抗力較高、冷態變形性能差的不銹鋼、高碳高合金鋼、軸承鋼、工具鋼等材料。同時對形狀復雜、變形程度大、變形工序多、需要連續多工位生產的零件,或為改善零件的綜合力學性能,都可優先選用溫鍛成形工藝。

           

          三、亞熱鍛成形

          鋼的亞熱鍛成形在積聚再結晶溫度以下進行,其溫度范圍一般在850~1000℃左右,亞熱鍛成形可避免加熱溫度高時晶粒粗大、氧化、脫碳、過熱、過燒等缺陷。亞熱鍛連續變形工序可滿足多工位成形過程,變形后可利用余熱進行空冷、緩冷等熱處理工藝,為冷精整創造良好的成形條件。該工藝可以進一步降低成形抗力,提高成形性能,使內部組織得到細化,提高產品精度,特別是可控制變形溫度、變形程度、變形速度與冷卻速度等與變形后的余熱熱處理結合,不僅減少了工序和能耗,而且還可改變產品的綜合力學性能,具有廣闊的應用前景。


          四、熱精鍛成形

          熱精鍛工藝是將毛坯加熱到金屬再結晶溫度上某個適當的熱鍛溫度范圍內對其進行鍛造,加熱溫度高,變形抗力小,材料塑性和流動性好,成形較為容易,所需設備噸位小,但也正由于加熱溫度高,故容易產生高溫氧化、脫碳以及熱膨脹等問題,降低了產品的尺寸精度和表面質量,一般熱精鍛件都需要進行一定量的切削加工才能作為產品。

          ⑴汽車差速器齒輪。我國載重汽車的差速器齒輪大多數是通過熱精鍛成形工藝生產的,通過熱精鍛—溫擠壓(或冷整形)工藝,其齒形精度可以達到8級。

          ⑵汽車前軸。前軸是載重汽車底盤系統上重要的安全零件,是汽車上的大鍛件。生產前軸通常采用精密輥鍛—整體熱模鍛的成形工藝,使前軸難以鍛造成形的工字梁和彈簧座通過精密輥鍛成形,而模鍛只對兩端彎臂成形。如圖9所示為典型的汽車前軸鍛件。


          鴻興機電鍛造廠家以客戶提供的2D/3D圖紙,樣品或按功能要求設計加工汽車配件鍛件,采用鍛壓機,中頻爐,退火爐等配套設備,質量有保障。

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