CN108311622A - 汽车发动机内真空发生器转子成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，先对热轧高碳钢制成的零件毛坯进行球化退火、抛丸和磷皂化处理后，再进行冷锻成型。冷锻成型使用的模具为组合模具，其中主模的内圈模具为预应力圈，主模仁采用硬质合金，由于冷锻件表面质量好，尺寸精度高，冷锻能使金属强化，提高零件的强度，因此冷锻成型的转子能够提高了转子的使用寿命，增加了转子的使用强度，降低了废品率，从而节省了材料。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件制造领域，特别涉及一种汽车发动机内真空发生器转子成型方法。
背景技术
世界先进发达国家冷加压工艺已成为遍及各个工业部门的重要加工手段，我国冷加压工艺发展比较迟，建国后才得以发展，随着科学技术的进步，冷挤压技术的迅速发展并在一定范围内，逐步代替铸、锻、拉伸及切削加工，所以采用冷加压工艺必将成为我国各工业部门的一种发展趋势。
传统的真空转子(ROTOR)目前市场上的是采用粉末冶金的工艺方法成型，其是使用金属粉末冶金制成零件毛坯，再通过粉末压制和烧结成型、整形以及机加工完成转子的制造。这种制造方法具有以下缺点：
1.粉末冶金的工艺成本较高；
2.由于粉末冶金制成的零件内部存在大量的孔隙，导致零件毛坯内部的材料结构非常松散，在使用过程中倾向于产生裂纹，因此具有开裂的风险，造成产品的废品率较高；
3.由于粉末冶金的上述缺点，因此在出厂时，需要对每个零件用磁粉探伤来检测是否已经开裂，这样增加了转子的出厂成本。
因此，有必要研究出一种工艺，能够克服上述粉末冶金的缺点，增加转子的强度，降低出厂成本。
发明内容
本发明提供一种汽车发动机内真空发生器转子成型方法，克服上述粉末冶金的缺点，增加转子的强度，降低出厂成本。
为达到上述目的，本发明提供一种汽车发动机内真空发生器转子成型方法，包括以下步骤：
球化退火：对零件毛坯进行球化退火；
抛丸和磷皂化处理：对球化退火后的零件毛坯依次进行抛丸、磷皂化处理；
冷锻：对磷皂化后的零件毛坯进行冷锻成型，所述冷锻所采用的模具分为主模和冲模，所述主模由内圈模具和外圈模壳组合而成，并在所述内圈模具内设置主模仁，所述内圈模具采用预应力钢带，所述主模仁采用硬质合金。
作为优选，球化退火进行两次，并在球化退火时添加含碳量为 2wt％的碳化物。
作为优选，球化退火时，所述零件毛坯放入井式炉中，并在球化退火时向所述井式炉内加入氮气和含碳量为2wt％的碳化物。
作为优选，抛丸时使用直径是0.8mm的钢球。
作为优选，所述内圈模具所能承受的压力极限为1600N/mm2，所述主模所能承受的压力极限为2000N/mm2。
作为优选，所述转子由直径不同但同轴的两段圆柱段组成，直径大的圆柱段内部具有圆柱孔，直径大的圆柱段的直径处设置一字槽，并在径向上贯穿所述直径大的圆柱段，直径小的圆柱段内部设置有十字槽，并在十字槽底部还开设有盲孔，冷锻所述转子时，所述圆柱孔和一字槽、所述十字槽通过冷锻成型，并且冷锻时所述圆柱孔和一字槽朝向上方，所述十字槽朝向下方。
作为优选，还包括机加工：对冷锻成型的转子进行机加工，用于成型转子上的盲孔并且修正所述转子的尺寸误差。
作为优选，所述机加工具体为使用夹头将冷锻形成的零件的外壁夹持进行机加工，所述夹头为一体化成型的两段，分别为圆柱体和位于圆柱体一个底面上的凸起，所述凸起的形状与所述转子的形状匹配。
与现有技术相比，本发明提供的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，先对零件毛坯进行球化退火、抛丸和磷皂化处理后，再进行冷锻成型。冷锻成型使用的模具为组合模具，其中主模的内圈模具为预应力圈，主模仁采用硬质合金，由于冷锻件表面质量好，尺寸精度高，冷锻能使金属强化，提高零件的强度，因此冷锻成型的转子能够提高了转子的使用寿命，增加了转子的使用强度，降低了废品率，从而节省了材料。
附图说明
图1为本发明提供的球化退火工艺曲线；
图2为汽车发动机内真空发生器中的转子剖视图；
图3为图2的俯视图；
图4为图2的仰视图；
图5为本发明提供的冷锻产品时的示意图；
图6为夹头的机构图。
图中：1-转子、11-第一段、111-圆柱孔、112-一字槽、113-第一倒角、12-第二段、121-十字槽、122-盲孔、13-阶梯、14-第二倒角、 2-冷锻模具、22-冲模、23-主模、231-内圈模具、232-外圈模壳、233- 主模仁、3-夹头、31-圆柱段、32-凸起。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种汽车发动机内真空发生器转子成型方法，请参照图2至图4，转子1由直径不同但同轴的两段圆柱段组成，分为直径大的圆柱段和直径小的圆柱段，为方便描述，分别定义为第一段11 和第二段12，第一段11内部具有圆柱孔111，并且所述圆柱孔111底部设置了倒角113，第一段11的直径处设置一字槽112，并在径向上贯穿所述第一段11，第一段11和第二段12之间过渡之处为阶梯 13，第二段12远离第一段11的一端的端面设置有十字槽121，并在十字槽121底部还开设有盲孔122，为了形成上述结构的转子1，提供的成型方法包括以下步骤：
步骤一：提供由高碳钢经过热轧制成的零件毛坯，对所述零件毛坯进行两次球化退火，最常见的球化退火工艺分为普通球化退火和等温球化退火，本发明采用的是普通球化退火，并且将零件毛坯放置在井式炉内，在井式炉内通入氮气进行保护，将零件毛坯加热到Ac1 以上20～30℃的温度区间内，在井式炉内加入一种含碳量为2wt％的碳化物，比如黑炭，保温一段时间，然后再循环一次，之后缓慢冷却，具体的升温时间和温度请参照图1，现在1.5h内升温至790℃，在该温度下保持7h，放入零件毛坯，炉温在1h内降至690℃，在该温度下保持5h，然后在5h内降至500℃，然后在循环一次，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织，这种组织能够阻止零件毛坯中由应力产生的位错的迁移，从而阻止应力集中处的产生，降低开裂的风险；
步骤二：步骤一中球化退火后的零件毛坯表面比较黑，则对其进行抛丸，抛丸时采用直径为0.8mm钢球进行抛丸的，在一旋转设备内翻滚，钢球被气压喷射到零件毛坯表面，然后对抛丸后的零件毛坯进行磷皂化处理，由于抛丸时会造成零件毛坯表面凹凸不平，这样磷皂化时产生的磷化膜能够粘在产品上，经过磷皂化表面处理后，能够增加润滑性能，提高模具寿命，从而降低产品的成型难度；
步骤三：对步骤二形成的零件毛坯进行冷锻，如图5所示，该冷锻模具是按照产品的成型压力值来设计，模具由几层组合模具，各层的模具材料和硬度不同。具体地，请参照图5，冷锻模具分为冲模22 和主模23，主模23和冲模22皆为组合模具，比如主模23从外向内分别为外圈模壳232和内圈模具231以及主模仁233，内圈模具231 为预应力圈，其使用预应力钢带，从而提高模具的强度。在主模仁 233采用硬质合金。这一套模具粗加工完成后，进行热处理，然后进行加工，得到的模具单层预应力可承受的压力极限为1600N/mm2，组合后双层预应力可承受的压力极限为2000N/mm2。
请继续参照图6，使用上述冷锻模具冷锻出转子1的第一段11 以及圆柱孔111、圆柱孔111底部的倒角113、尚未贯穿所述第一段 11的一字槽112，同时还形成第二段12以及内部的所述十字槽121。
步骤四：对步骤三冷锻成品进行机加工，减少所述转子1的尺寸误差，机加工包括两道工序，每道工序精度为μm级，第一道是对冷锻成品的端面进行粗加工并进行基准面加工，第二道工序是使用与转子1形状相匹配的夹头3以及双主轴设备进行机加工，夹头3结构如图6所示，包括一圆柱段31和位于圆柱段31底面的凸起32，该凸起32与冷锻形成的第一段11内部形状相匹配，在机加工时，将该凸起32伸入第一段11内的圆柱孔111内，并使用爪子将冷锻成品外壁夹持，然后进行机加工，使其形成如图6所示的细锻成品，在第一段 11中，用机加工将一字槽112加工为径向贯通第一段11，然后将第二倒角14加工成阶梯13，在十字槽121处加工出盲孔122，此外对于整个转子1的尺寸进行修整，使其满足精度要求。
最后制成的转子1其可承受445N·m的扭矩，相对于粉末冶金制得的转子1在224.2N·m的扭矩即发生断裂，本发明提供的成型方法使得转子1的强度显著增加。
本发明提供的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，先对热轧高碳钢制成的零件毛坯进行球化退火、抛丸和磷皂化处理后，再进行冷锻成型球化退火时使用井式炉，并加入高碳化学物，球化退火后得到的零件毛坯中具有球状或者颗粒状碳化物组织均匀分布在铁素体基体中，这样对于使用时能够减少应力集中点，即使产生了裂纹，这些交错复杂的球状或者颗粒状碳化物组织能够有效阻止裂纹的进一步扩大，冷锻成型使用的模具为组合模具，其中主模23的内圈模具 231采用预应力钢带，主模仁233为硬质合金，通过上述步骤所制成的转子1能够提高了转子1的使用寿命，增加了转子1的使用强度，降低了废品率，从而节省了材料。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
球化退火：对零件毛坯进行球化退火；
抛丸和磷皂化处理：对球化退火后的零件毛坯依次进行抛丸、磷皂化处理；
冷锻：对磷皂化后的零件毛坯进行冷锻成型，所述冷锻所采用的模具分为主模和冲模，所述主模由内圈模具和外圈模壳组合而成，并在所述内圈模具内设置主模仁，所述内圈模具采用预应力钢带，所述主模仁采用硬质合金。
2.如权利要求1所述的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，球化退火进行两次，并在球化退火时添加含碳量为2wt％的碳化物。
3.如权利要求2所述的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，球化退火时，所述零件毛坯放入井式炉中，并在球化退火时向所述井式炉内加入氮气和含碳量为2wt％的碳化物。
4.如权利要求1所述的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，抛丸时使用直径是0.8mm的钢球。
5.如权利要求1所述的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，所述内圈模具所能承受的压力极限为1600N/mm2，所述主模所能承受的压力极限为2000N/mm2。
6.如权利要求1所述的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，所述转子由直径不同但同轴的两段圆柱段组成，直径大的圆柱段内部具有圆柱孔，直径大的圆柱段的直径处设置一字槽，并在径向上贯穿所述直径大的圆柱段，直径小的圆柱段内部设置有十字槽，并在十字槽底部还开设有盲孔，冷锻所述转子时，所述圆柱孔和一字槽、所述十字槽通过冷锻成型，并且冷锻时所述圆柱孔和一字槽朝向上方，所述十字槽朝向下方。
7.如权利要求6所述的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，还包括机加工：对冷锻成型的转子进行机加工，用于成型转子上的盲孔并且修正所述转子的尺寸误差。
8.如权利要求7所述的汽车发动机内真空发生器转子成型方法，其特征在于，所述机加工具体为使用夹头将冷锻形成的零件的外壁夹持进行机加工，所述夹头为一体化成型的两段，分别为圆柱体和位于圆柱体一个底面上的凸起，所述凸起的形状与所述直径大的圆柱段内部形状匹配。
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