CN103100625B - 一种汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,该工艺步骤是:选用棒料,根据锻件重量及工艺确定原始坯料的下料尺寸;在电炉里预热,对挤压模具预热;将棒料出炉在挤压机上挤压制坯;将制完的粗坯放进电炉加热保温;接着在摩擦压力机上第一次模锻成型;将第一次模锻后的预锻毛坯空冷后在锯床上锯掉飞边,修伤;将预锻毛坯放进电炉加热保温,并对锻模预热;第二次模锻成型,去飞边;校形,淬火时效;抛丸。本发明用一副模具成型出了一种较复杂零件的毛坯,使难以成型的零件底部四个凸出圆角达到了要求的精度尺寸;且使流线沿零件外形分布,内部组织分布均匀,晶粒度均匀细小,产品力学性能上比铸造产品明显增强。

Description

一种汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车底盘悬架系统扭转接头零件,特别是一种汽车底盘悬架系统扭转 接头零件的精密锻造工艺。
背景技术
[0002] 当前,某些高性能汽车底盘悬架系统的关键受力件(如:汽车底盘悬架系统扭转 接头零件),因其对车辆操纵的稳定性、可靠性、平顺性有重要影响,所以要求其内部组织性 能非常高,流线沿零件几何外形分布,能够承受在复杂环境下工作的要求。
[0003] 请参阅图1,它是汽车底盘悬架系统扭转接头零件的结构示意图,该零件的材质是 铝合金材料LY11。如图所示:该零件底座呈工字形状,底座上是一个梯形台,梯形台上是 个圆柱体,圆柱体上有个近似小矩形筋,在其底座上有四个相同的凸出圆角(见图1中的 标记6),该凸出圆角分别向底座对应两侧凸出,每侧各两个。零件底座圆角端面弧半径为 R19(见图1中的标记7),底座圆角部位厚度只有20mm,底座圆角外弧端面距分模面(见图 1中标记8) 70mm。
[0004] 对于这类关键受力件,若采用传统铸造方法生产,该铸造生产的零件毛坯不可避 免含有气孔、疏松、偏析、晶粒粗大等铸造缺陷,导致零件的力学性能降低,从而使零件的寿 命缩短,也不能满足高负荷工况下使用要求,不能充分发挥材料的潜能。而采用普通锻造工 艺对其加工,又需要数副模具逐步过渡成型,导致流线紊乱,并容易产生折叠、涡流现象,生 产效率低下,且质量难以得到保证。
[0005] 对于这类关键受力件,若采用普通锻造方法生产,则存在一个较大的技术难点。由 于零件底座的四个凸出圆角部位尺寸精度要求高,底座圆角外表面要求锻造原始表面,即 锻造后不再进行机械加工,由于零件底座圆角部位较薄,处于模具深腔部位,锻造时在模膛 深而窄的圆角部位,摩擦阻力、模壁引起的垂直分力和此处金属冷却较快,变形抗力大,零 件底座的四个圆角部位金属塑性变差,致使零件底座的四个圆角部位产生充不满。如果一 次性反复锻造,底座圆角部位金属很快冷却,塑性流动变差,金属难以转移分配,而分模面 处金属尚处于塑性良好状态,金属从桥口仓部被迫挤出,造成材料的大量浪费。如果温度低 塑性不好,难以充满,不能保证圆角部位尺寸精度,而且变形抗力大,极易锻裂导致坯料报 废。温度高塑性好,但温度过高易出现过烧组织,导致晶粒粗大,零件力学性能降低。所以 这类零件采用普通锻造方法成型难度大。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,主 要解决上述现有技术中所存在的技术问题,使用本发明工艺加工的零件的力学性能相比于 铸造零件提高数倍,使零件在恶劣状况下能够承受复杂交变载荷;改善了零件工作可靠性、 延长其使用寿命。
[0007] 为实现上述目的,本发明是这样实现的。
[0008] -种汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,该扭转接头零件材质是铝 合金材料LY11;该零件的结构包括一呈工字形状底座,底座上是一个梯形台,梯形台上是 个圆柱体,圆柱体上有个小矩形筋,在其底座上有四个相同的凸出圆角,该凸出圆角分别向 底座对应两侧凸出,每侧各两个;其特征在于:其精密锻造工艺步骤是:
[0009] 步骤一:根据扭转接头零件毛坯重量体积及工艺确定下料尺寸;
[0010] 步骤二:将下好的棒料在电炉里预热保温,预热温度450±5°c ;
[0011] 步骤三:将预热好的棒料在挤压机上挤压制坯,挤压模工作表面喷涂润滑剂,挤压 温度 430±5°C;
[0012] 步骤四:将制好的粗坯放进电炉中加热到490±5°C,并根据粗坯等效厚度确定保 温时间,同时对锻模预热,预热温度280±30°C;
[0013] 步骤五:将制好的粗坯出炉,将粗坯放进模具,启动摩擦压力机第一次模锻成型, 锻模工作表面喷涂润滑剂,锻造温度480 ± 5 °C;
[0014] 步骤六:将初步得到的扭转接头零件预锻毛坯空冷后在锯床上去除飞边,打磨,修 伤;
[0015] 步骤七:将打磨,修伤完的扭转接头零件预锻毛坯放进电炉加热保温,加热温度 490±5°C,同时预热锻模,预热温度280±30°C;
[0016] 步骤八:将第一次锻模成形的产品再次放进模具,锻模工作表面喷涂润滑剂,启动 摩擦压力机第二次模锻成型,锻造温度480±5°C;
[0017] 步骤九:将终锻完的扭转接头零件毛坯在单点闭式压力机上切掉飞边,校形;
[0018] 步骤十:淬火,自然时效;
[0019] 步骤^^一:抛丸。
[0020] 所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征在于:所述的步 骤一中选用〇 90mm的棒料。
[0021] 所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征在于:所述的步 骤三、五中的润滑剂是二硫化钥。
[0022] 所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征在于:所述的步 骤三中的挤压机吨位大于60000KN,挤压变形量为10 %〜20 %,挤压速率70mm/S〜90mm/ S,挤压模具材料用5CrMnMo或5CrNiMo热模具钢。
[0023] 所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征在于:所述的步 骤五中锻模工作表面粗糙度要求小于〇. 8 y m,锻模模膛脱模斜度控制在5〜10°,所述 的摩擦压力机吨位16000謂〜25000謂,变形量为30%〜60%,应变速率为8.5\10^〜 1. 1XKT4。
[0024] 所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征在于:所述的步 骤八中锻模工作表面粗糙度要求小于〇. 8 y m,锻模模膛脱模斜度控制在5〜10°,所述 的摩擦压力机吨位16000KN〜25000KN,变形量为20 %〜40 %,应变速率为8. 5 X 10-4〜 1. 1X10-4。
[0025]经过上述步骤的处理,使几乎只能用铸造方法生产的异形复杂扭转接头零件毛坯 用锻造方法也得以实现,底座圆角部位非加工表面尺寸精度也得以保证,且相对于传统的 铸造工艺,步骤三、步骤五和步骤八使零件流线沿零件外形分布,步骤二和步骤十使零件内 部组织分布均匀,晶粒度均匀细小,产品力学性能上比铸造产品明显增强。在恶劣状况下能 够承受复杂交变载荷;改善了零件工作可靠性、延长其使用寿命。本发明产品的力学性能参 数见下表。
[0026]
Figure CN103100625BD00051
[0027] 本发明方法中仅用一副模具成型出了一种较复杂零件的毛坯,使难以成型的零件 底部四个凸出圆角达到了要求的精度尺寸;且使流线沿零件外形分布,内部组织分布均匀, 晶粒度均匀细小,产品力学性能上比铸造产品明显增强。
附图说明
[0028] 图1是汽车底盘悬架系统扭转接头零件的结构示意图。
[0029] 图2是本发明方法的工艺步骤流程图。
[0030] 图3是本发明方法中所使用的锻造模具型腔阶梯截面结构示意图。
具体实施方式
[0031] 实施例1
[0032] -种汽车底盘悬架系统扭转接头零件精密锻造工艺,如图2所示:其工艺步骤为:
[0033] 步骤一:根据零件毛述(如图1)重量体积及工艺确定下料尺寸(如:选用①90mm 的棒料);
[0034] 步骤二:将下好的棒料在电炉里预热保温,预热温度450±5°C;
[0035] 步骤三:将预热好的棒料在挤压机上挤压制坯,所述挤压机吨位大于60000KN, 挤压模具工作表面喷涂润滑剂,挤压变形量为10 %〜20 %,挤压速率90mm/S,挤压温度 430±51:,挤压模具材料通常用5(>111^〇、5(>附11〇等热模具钢 ;
[0036] 步骤四:将制好的粗坯放进电炉中加热到490±5°C,并根据粗坯等效厚度确定保 温时间,同时对锻模预热,预热温度280±30°C;
[0037] 步骤五:将制好的粗坯出炉,将粗坯放进模具,启动摩擦压力机,使粗坯第一次模 锻预成型,所述锻模工作表面粗糙度要求小于〇. 8 y m,并在锻模工作表面喷涂润滑剂,锻 模模膛脱模斜度控制在5°〜10°,所述摩擦压力机吨位16000KN〜25000KN,变形量为 30%〜60%,应变速率均为8.5\1〇- 4〜1.1\10_4,锻造温度为480±51:;
[0038] 步骤六:将初步得到的扭转接头零件毛坯空冷后在锯床上去除飞边,打磨,修伤;
[0039] 步骤七:将去除飞边,打磨,修伤完的硬铝合金复杂高筋类零件预锻毛坯放进电炉 加热保温,加热温度490±5°C,同时预热锻模,预热温度280±30°C ;
[0040]步骤八:将第一次锻模成形的产品再次放进模具,启动摩擦压力机,使预锻毛坯第 二次模锻成型,所述锻模工作表面粗糙度要求小于0. 8 y m,并在锻模工作表面喷涂润滑剂, 锻模模膛脱模斜度控制在5°〜10°,所述摩擦压力机吨位16000KN〜25000KN,变形量为 20%〜40%,应变速率均为8.5\1〇- 4〜1.1\10_4,锻造温度为480±51:;
[0041] 步骤九:将终锻完的扭转接头零件毛坯在单点闭式压力机上切掉飞边,校形;
[0042] 步骤十:淬火,淬火温度520±5°C,淬火剂为水;自然时效,将锻件放置在空气中 96小时;
[0043] 步骤十一:抛丸,将淬火时效处理后的锻件吊挂在工装上抛丸,抛丸设备采用吊链 式抛丸机,使用钢丝切丸与高硬度合金丸混合的磨料,磨料丸粒直径为〇 1. 5_。
[0044] 本发明方法中的锻造模具结构如图3所示,它包括上模1、下模3,模腔对应于零件 4的形状,合模后,上下模之间具有分型面2和容纳挤出多余材料的仓部5。
[0045] 上述方法中,挤压制坯时棒料应预热充分均匀,锻造成型时,上模1、下模3分别装 夹固定安装在上模座、下模座中,模具与模座侧面的间隙应用软钢板厚〇. 8〜1. 5mm衬垫, 以防止模具与模座之间由于震动而产生位移;锻造时多余材料通过桥口挤压进仓部5。
[0046] 实施例2
[0047] 本例与实施例1不同的是:步骤三中挤压速率为挤压速率70mm/S,步骤五和步骤 八中,一次成型、二次成型应变速率均为7. 5 X 10_4〜1. 0X 10_4零件毛坯成型效果好。[0048] 综上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明的实施范围。即凡 依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰,都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1. 一种汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,该扭转接头零件材质是铝合 金材料LY11 ;该零件的结构包括一呈工字形状底座,底座上是一个梯形台,梯形台上是个 圆柱体,圆柱体上有个小矩形筋,在其底座上有四个相同的凸出圆角,该凸出圆角分别向底 座对应两侧凸出,每侧各两个;其特征在于:其精密锻造工艺步骤是: 步骤一:根据扭转接头零件毛坯重量体积及工艺确定下料尺寸; 步骤二:将下好的棒料在电炉里预热保温,预热温度445°C〜455°C ; 步骤三:将预热好的棒料在挤压机上挤压制坯,挤压模工作表面喷涂润滑剂,挤压温度 425°C 〜435°C ; 步骤四:将制好的粗坯放进电炉中加热到485°C〜495°C,并根据粗坯等效厚度确定保 温时间,同时对锻模预热,预热温度250°C〜310°C ; 步骤五:将制好的粗坯出炉,将粗坯放进锻模,启动摩擦压力机第一次模锻成型,锻模 工作表面喷涂润滑剂,锻造温度475 °C〜485 °C ; 步骤六:将初步得到的扭转接头零件预锻毛坯空冷后在锯床上去除飞边,打磨,修伤; 步骤七:将打磨,修伤完的扭转接头零件预锻毛坯放进电炉加热保温,加热温度 485°C〜495°C,同时再次预热步骤四中的锻模,预热温度250°C〜310°C ; 步骤八:将第一次锻模成形的产品再次放进锻模,锻模工作表面喷涂润滑剂,启动摩擦 压力机第二次模锻成型,锻造温度475°C〜485°C ; 步骤九:将终锻完的扭转接头零件毛坯在单点闭式压力机上切掉飞边,校形; 步骤十:淬火,自然时效; 步骤i-:抛丸。
2. 根据权利要求1所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征在 于:所述的步骤一中选用0 90111111的棒料。
3. 根据权利要求1或2所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特 征在于:所述的步骤三、五中的润滑剂是二硫化钥。
4. 根据权利要求1或2所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特 征在于:所述的步骤三中的挤压机吨位大于60000KN,挤压变形量为10%〜20%,挤压速率 70mm/S〜90mm/S,挤压模材料用5CrMnMo或5CrNiMo热模具钢。
5. 根据权利要求4所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征 在于:所述的步骤五中锻模工作表面粗糙度要求小于〇. 8 y m,锻模模膛脱模斜度控制在 5〜10°,所述的摩擦压力机吨位16000謂〜25000謂,变形量为30%〜60%,应变速率为 1. 1X1(T4 〜8. 5XKT4。
6. 根据权利要求5所述的汽车底盘悬架系统扭转接头零件的精密锻造工艺,其特征 在于:所述的步骤八中锻模工作表面粗糙度要求小于〇. 8 y m,锻模模膛脱模斜度控制在 5〜10°,所述的摩擦压力机吨位16000謂〜25000謂,变形量为20%〜40%,应变速率为 1. 1X1(T4 〜8. 5XKT4。
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