CN107523761A - 采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，冶炼、铸造，将所述比重的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼5～8h，熔炼过程中以450～650r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液，原料成型后的材料加热至850‑900℃，放入球笼模具中，利用冲压设备进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，前述步骤的材料下端形成半球状结构，得到半成品；再经过温锻终锻模膛等设备处理得到成品。本发明采用精锻塑性成型工艺，这样节约材料，效果好。

Description

采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法
技术领域
本发明涉及球笼式万向节技术领域，尤其涉及采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法。
背景技术
等速万向节是当主、从动轴有角位移时，能够传递运动和转矩的机构，现有技术中的球笼式万向节的结构是钟形壳与星形套均设有六个沟道，且钟形壳六个沟道曲率中心与星形套六个沟道曲率中心，均分别位于球笼式保持架内、外球面中心两侧，且偏心距均相等，钟形壳是球笼式万向节的一个关键零件，其球道的直径尺寸精度要求高，其球道圆弧尺寸的精度高低直接关系到球道内钢球与球道的贴合状态，进而影响到其使用寿命，其技术特点主要体现在它的内部结构上，它的内部由内球面和球形面上纵向均匀分布的六条球沟道组成，六球沟道中心与内球面成双偏心结构。它的加工质量精度对于等速万向节的使用性能具有至关重要的影响，尤其是六沟道的加工质量精度。在车铣加工和磨加工时要求对钟形壳球道加以控制、使其符合产品精度。
现有的球笼式万向节材料使用碳素钢，耐磨性较差，在长期使用时，容易发生磨损，从而造成摩擦力增大，进而造成万向节的损坏，现有的制作球笼式万向节的方法通过切削的方式来成型，浪费材料，为此，本发明提出精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，用来解决现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，包括以下步骤，
S1，冶炼、铸造，将Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼5～8h，熔炼过程中以450～650r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液A；
S2，将铁液A中加入C、Cr、Mo、Ni、Mn、Cu、Si、S、Ti、Ta、Zr、V、Ce，边搅拌边加入，熔化后继续搅拌，加入稀土，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3，将混合液体B放入圆柱体状模具中，制得球笼式万向节的胚料，一个圆柱体铁块C；
S4，对铁块进行定径定尺，喷砂处理，得到材料D；
S5，将上述材料D加热至850-900℃，放入球笼模具中，利用冲压设备对材料D进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，材料D的下端形成半球状结构，得到半成品E；
S6，将半成品E置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；
S7，退火、喷砂、磷化、皂化表面处理、冷挤压成型，得到成品F。本发明冷挤压成型工序采用冷挤压压力机进行。
优选的，包括以下重量份的原料：C 10～15份、Cr 20～25份、Mo 60～100份、Ni 6～18份、Mn 10～18份、Cu 4～10份、Si 10～16份、S 6～12份、Ti 14～24份、Ta 3～9份、Zr3～9份、V 3～9份、Ce 3～9份、稀土2～5份、Fe 1000～1100份。
优选的，包括以下重量份的原料：C 12～14份、Cr 21～24份、Mo 65～95份、Ni 7～17份、Mn 11～17份、Cu 5～9份、Si 11～15份、S 7～11份、Ti 15～22份、Ta 4～8份、Zr 4～8份、V 4～8份、Ce 4～8份、稀土2.2～4.5份、Fe 1010～1090份。
优选的，所述Mo、Ni与Mn的重量比为5:1:1。
优选的，所述Ti、Ta与Ce的重量比为3:1:1。
优选的，Mo与Ti的重量比为5～10:1。
优选的，所述Fe为生铁材料。
本发明提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，Ti金属的加入，可以提高金属的强度，钛金属坚韧、耐酸性好，球笼式万向节运用环境非常复杂，经过T金属的加入，使球笼式万向节具有耐腐蚀性，Mo的加入，可以提高金属的耐摩擦性，并且整体强度有所提高，Mo还具有高温强度好、硬度高、密度大、抗腐蚀能力强、热膨胀系数小的特性，从而提高了本材料的性能，进而提高球笼式万向节的抗腐蚀能力和耐摩擦能力，采用精锻塑性成型工艺，这样节约材料，效果好，产品质量稳定、生产效率提高、生产周期较短，替代了热锻后大量采用机床加工的加工方法，减少了机床加工的作业量，既能满足精度要求，又降低了制造成本及周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
本发明提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，包括以下步骤，
S1，冶炼、铸造，将Fe 1010份投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼5.5h，熔炼过程中以460r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液A；
S2，将铁液A中加入C 11份、Cr 21份、Mo 65份、Ni 8份、Mn 12份、Cu 6份、Si 12份、S 7份、Ti 16份、Ta 4份、Zr 4份、V 4份、Ce 4份，边搅拌边加入，熔化后继续搅拌，加入稀土2份，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3，将混合液体B放入圆柱体状模具中，制得球笼式万向节的胚料，一个圆柱体铁块C；
S4，对铁块进行定径定尺，喷砂处理，得到材料D；
S5，将上述材料D加热至860℃，放入球笼模具中，利用冲压设备对材料D进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，材料D的下端形成半球状结构，得到半成品E；
S6，将半成品E置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；
S7，退火、喷砂、磷化、皂化表面处理、冷挤压成型，得到成品F。
实施例二
本发明提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，包括以下步骤，
S1，冶炼、铸造，将Fe 1030份投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼6.5h，熔炼过程中以510r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液A；
S2，将铁液A中加入C 12份、Cr 22份、Mo 70份、Ni 8份、Mn 11份、Cu 6份、Si 13份、S 8份、Ti 17份、Ta 4.5份、Zr 4.5份、V 4.5份、Ce 4.5份，边搅拌边加入，熔化后继续搅拌，加入稀土3份，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3，将混合液体B放入圆柱体状模具中，制得球笼式万向节的胚料，一个圆柱体铁块C；
S4，对铁块进行定径定尺，喷砂处理，得到材料D；
S5，将上述材料D加热至870℃，放入球笼模具中，利用冲压设备对材料D进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，材料D的下端形成半球状结构，得到半成品E；
S6，将半成品E置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；
S7，退火、喷砂、磷化、皂化表面处理、冷挤压成型，得到成品F。
实施例三
本发明提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，包括以下步骤，
S1，冶炼、铸造，将Fe 1050份投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼6.5h，熔炼过程中以530r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液A；
S2，将铁液A中加入C 12.6份、Cr 22.5份、Mo 80份、Ni 12份、Mn 14份、Cu 7份、Si13份、S 9份、Ti 19份、Ta 6份、Zr 6份、V 6份、Ce 6份，边搅拌边加入，熔化后继续搅拌，加入稀土3.5份，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3，将混合液体B放入圆柱体状模具中，制得球笼式万向节的胚料，一个圆柱体铁块C；
S4，对铁块进行定径定尺，喷砂处理，得到材料D；
S5，将上述材料D加热至880℃，放入球笼模具中，利用冲压设备对材料D进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，材料D的下端形成半球状结构，得到半成品E；
S6，将半成品E置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；
S7，退火、喷砂、磷化、皂化表面处理、冷挤压成型，得到成品F。
实施例四
本发明提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，包括以下步骤，
S1，冶炼、铸造，将Fe 1060份投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼7h，熔炼过程中以610r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液A；
S2，将铁液A中加入C 13.5份、Cr 23.5份、Mo 85份、Ni 16份、Mn 16份、Cu 8份、Si14份、S 8份、Ti 22份、Ta 6份、Zr 6份、V 6份、Ce 7份，边搅拌边加入，熔化后继续搅拌，加入稀土3.5份，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3，将混合液体B放入圆柱体状模具中，制得球笼式万向节的胚料，一个圆柱体铁块C；
S4，对铁块进行定径定尺，喷砂处理，得到材料D；
S5，将上述材料D加热至890℃，放入球笼模具中，利用冲压设备对材料D进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，材料D的下端形成半球状结构，得到半成品E；
S6，将半成品E置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；
S7，退火、喷砂、磷化、皂化表面处理、冷挤压成型，得到成品F。
实施例五
本发明提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，包括以下步骤，
S1，冶炼、铸造，将Fe 1080份投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼7.3h，熔炼过程中以620r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液A；
S2，将铁液A中加入：C 14.5份、Cr 24.5份、Mo 90份、Ni 17份、Mn 17份、Cu 9份、Si15份、S 11份、Ti 22份、Ta 8.5份、Zr 7.5份、V 7.5份、Ce 7.5份，边搅拌边加入，熔化后继续搅拌，加入稀土3.9份，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3，将混合液体B放入圆柱体状模具中，制得球笼式万向节的胚料，一个圆柱体铁块C；
S4，对铁块进行定径定尺，喷砂处理，得到材料D；
S5，将上述材料D加热至900℃，放入球笼模具中，利用冲压设备对材料D进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，材料D的下端形成半球状结构，得到半成品E；
S6，将半成品E置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；
S7，退火、喷砂、磷化、皂化表面处理、冷挤压成型，得到成品F。
分别测试本发明实施例一～五中制备的球笼式万向节的耐磨损能力，并测试市场售卖的球笼式万向节作对照，将球笼式万向节放入棍子式磨损试验机中，磨损10个小时，得出如下参数：
本发明提出的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，Ti金属的加入，可以提高金属的强度，钛金属坚韧、耐酸性好，球笼式万向节运用环境非常复杂，经过T金属的加入，使球笼式万向节具有耐腐蚀性，Mo的加入，可以提高金属的耐摩擦性，并且整体强度有所提高，Mo还具有高温强度好、硬度高、密度大、抗腐蚀能力强、热膨胀系数小的特性，从而提高了本材料的性能，进而提高球笼式万向节的抗腐蚀能力和耐摩擦能力，采用精锻塑性成型工艺，这样节约材料，效果好，产品质量稳定、生产效率提高、生产周期较短，替代了热锻后大量采用机床加工的加工方法，减少了机床加工的作业量，既能满足精度要求，又降低了制造成本及周期，同时也符合当今世界制造业发展的趋势。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1，冶炼、铸造，将Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，熔炼5～8h，熔炼过程中以450～650r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液A；
S2，将铁液A中加入C、Cr、Mo、Ni、Mn、Cu、Si、S、Ti、Ta、Zr、V、Ce，边搅拌边加入，熔化后继续搅拌，加入稀土，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3，将混合液体B放入圆柱体状模具中，制得球笼式万向节的胚料，一个圆柱体铁块C；
S4，对铁块进行定径定尺，喷砂处理，得到材料D；
S5，将上述材料D加热至850-900℃，放入球笼模具中，利用冲压设备对材料D进行冲压处理，球笼模具的内底部为半球面结构，在冲压的作用下，材料D的下端形成半球状结构，得到半成品E；
S6，将半成品E置于温锻终锻模膛内，利用凸模在坯料盘部对镦粗后的坯料反挤压，形成坯料壳体和坯料壳体下端柄部，坯料壳体的上端形成中孔，中孔由均匀分布的六个圆弧型球道和球道之间的连接部构成，球道之间的连接部上设置有工艺储料槽，坯料壳体的外型为直径大小递减的圆柱形状或倒圆台；
S7，退火、喷砂、磷化、皂化表面处理、冷挤压成型，得到成品F。
2.根据权利要求1所述的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，其特征在于，所述Mo、Ni与Mn的重量比为5:1:1。
3.根据权利要求1所述的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，其特征在于，所述Ti、Ta与Ce的重量比为3:1:1。
4.根据权利要求1所述的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，其特征在于，Mo与Ti的重量比为5～10:1。
5.根据权利要求1所述的采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法，其特征在于，所述冷挤压成型工序采用冷挤压压力机进行。
CN201710759568.5A 2017-08-30 2017-08-30 采用精锻塑性成型工艺制作球笼式万向节的方法 Pending CN107523761A (zh)

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