CN108790656A - 一种推力杆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推力杆，其杆身成分按重量百分比为：铜3%、锰2.5%、钛0.2%、铼0.4%、铒1.0%、钪0.3%、锌0.2%、锆0.8%、锡0.04%、硼1.5%、余量为铝。其制造方法主要包括：1）压铸；2）去浇口、飞边、毛刺；3）三次分级固溶处理和双峰时效处理；4）表面喷砂处理；5）两端头铣端面和粗镗内孔；6）精镗内孔和铣卡簧槽；7）装配：将球铰装入两端内孔并在专用压机将卡簧装入卡簧槽；本发明的推力杆在满足商用车设计和使用性能要求前提下，其重量能够显著降低。

Description

一种推力杆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种汽车推力杆，尤其涉及一种商用车推力杆，本发明还提供了该推力杆的制造方法。

背景技术

随着社会发展，节能与环保已成为全球关注的焦点，而汽车轻量化对于降低油耗、减少排放起着非常重要的作用，有试验表明，汽车质量每减轻10%，油耗下降6%～8%，排放量下降4%。同时汽车轻量化直接提高汽车的比功率，使汽车的动力性能提高。因此，汽车轻量化技术是有效降低油耗、减少排放和提升安全性的重要技术措施之一。目前汽车轻量化技术已经成为国内外汽车工业界的研究热点，各大汽车厂投入大量的资源进行汽车轻量化技术研发。

推力杆作为商用汽车悬架的关键部件之一，主要用于保持车桥位置相对固定，用来传递汽车的纵向力或横向力及其他各方向的力和力矩，保证车轮和车身之间有确定的运动关系，不但提高车辆的承载能力，而且还大幅度提升了车辆的横向稳定性。随着汽车轻量化技术的广泛应用，推力杆轻量化要求迫在眉睫。

推力杆主要由端头、杆身(钢管）和球铰组成，两端端头通过钢管热铆压连接在一起，然后在两端端头内孔中装入橡胶球铰，通过在端头内孔的卡簧槽中装入弹性挡圈对球铰进行限位。端头、钢管和球铰的芯轴材质都是碳钢或合金结构钢，单件重量在15～17kg，商用汽车悬架每车需推力杆4～6件，推力杆重量共计60～102kg。

为满足汽车厂家汽车轻量化要求，在满足商用汽车车设计和使用性能前提下，提出了一种推力杆轻量化解决方案及制造方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种推力杆，在满足商用车设计和使用性能要求前提下，其重量能够显著降低。

其成分按重量百分比为：铜3%、锰2.5%、钛0.2%、铼0.4%、铒1.0%、钪 0.3%、锌0.2%、锆0.8%、锡0.04%、硼1.5%、余量为铝。

所述的一种推力杆由铝合金整体杆身和橡胶球铰组成，橡胶球铰装配在端头内孔中，通过在端头内孔的卡簧槽中装入弹性挡圈对球铰进行限位；所述一种推力杆的杆部采用U形槽结构，杆部与端头采用大圆弧过渡连接。

本发明还提供了所述一种推力杆的制造方法，包括以下步骤：

1）压铸：通过给料机将铝合金熔液输送到压铸机，压铸推力杆毛坯成型；压铸温度680±20℃，压射压力150MPa,；压射速度8～10m/s；填充时间30s、保压时间20s；

2）去浇口、飞边、毛刺：用液压机、打磨机去除毛坯浇口、飞边和毛刺；

3）热处理：包括复合固溶和双峰时处理；

三次分级固溶处理：第一次固溶处理50±20℃，保温时间：10min；第二次固溶处理470±20℃，保温时间：20min；第三次固溶处理490±20℃，保温时间：10min；

然后再采用低温长时和高温短时相结合的双峰时效：第一次时效130℃，保温时间：16h；第二次时效200℃，保温时间：2h；

4）表面喷砂处理：去除表面氧化层、油脂，弧高0.30 0.60mmARC，电流强度20 ～ 25A，抛丸时间120s，覆盖率达90%以上；

5）两端头铣端面和粗镗内孔；

6）精镗内孔和铣卡簧槽；

7）装配：将球铰装入两端内孔并在专用压机将卡簧装入卡簧槽；

8）喷码：通过自动喷码机在推力杆中部进行标识；

9）成品检验；

10）装箱：按工艺要求用专用包装箱包装，要求包装牢固。

本发明主要通过推力杆结构优化设计，采用高强度铝合材料和高压铸造工艺，用整体高强度铝合金推力杆代替原碳钢或合金结构钢的热铆压推力杆，在满足商用车设计和使用性能要求前提下，推力杆重量降低40～60%。

附图说明

图1是本发明所述一种推力杆的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的一种推力杆，整体杆身材质为高强度铝合金，本发明所述的高强度铝合金为铝铜锰铝系高强度合金，通过合金成份的优化及纯化，以达到优良铝合金性能。其成分按重量百分比为：铜3%、锰2.5%、钛0.2%、铼0.4%、铒1.0%、钪 0.3%、锌0.2%、 锆0.8%、锡0.04%、硼1.5%、余量为铝。本发明通过控制铝合金组成配方、热处理工艺和成型技术获得良好的综合机械性能，满足推力杆设计和使用性能。

本发明中，推力杆整体杆身通过铝合金压铸工艺成型。本发明所述的高强度铝合金推力杆压铸成型工艺，是将熔融的铝合金液在高压作用下高速充填推力杆金属模具型腔内，使合金液在压力下凝固而成整体推力杆。

本发明所述的推力杆材质为高强度铝合金，通过特别复合固溶和双峰时效热处理工艺，获得良好的综合机械性能。具体加工步骤如下：1）压铸：取铜30kg、锰25kg、钛2kg、铼4kg、铒10kg、钪3kg、锌2kg、 锆8kg、锡0.4kg、硼15kg、铝900.6kg，将以上配比的物料混合，加热为熔融状态。通过给料机将铝合金熔液输送到压铸机，压铸推力杆毛坯成型。压铸温度680±20℃，压射压力150MPa,；压射速度8～10m/s；填充时间30s、保压时间20s。2）去浇口、飞边、毛刺：用液压机、打磨机去除毛坯浇口、飞边和毛刺。3）热处理：通过复合固溶和双峰时处理，得到高性能所需的对应晶料尺寸范围，获得较佳的晶内和晶界析出组织，达到强度和韧性同步提高，可以使其屈服强度接近于抗拉强度，通过试验表明抗拉强度σ_b≥700MPa,屈服强度σ_0.2≥680MPa，延伸率δ≥10%，完全可以替代碳钢或合金结构钢推力杆。具体规范是先进行三次分级固溶处理：第一次固溶处理50±20℃，保温时间：10min；第二次固溶处理470±20℃，保温时间：20min；第三次固溶处理490±20℃，保温时间：10min。然后再采用低温长时和高温短时相结合的双峰时效：第一次时效130℃，保温时间：16h；第二次时效200℃，保温时间：2h；4）表面喷砂处理：去除表面氧化层、油脂，增加表面残余压应力，提高其抗疲劳强度及抗应力腐蚀开裂的性能，弧高0.30-0.60mmARC，电流强度20～25A，抛丸时间120s，覆盖率达90%以上；5）两端头铣端面和粗镗内孔：用专用加工中心将端面和内孔加工至图纸要求；6）精镗内孔和铣卡簧槽：在专用加工中心上将两端内孔和卡簧槽加工到图纸要求；7）装配：将球铰装入两端内孔并在专用压机将卡簧装入卡簧槽； 8）喷码：通过自动喷码机在推力杆中部进行标识；9）成品检验：对加工完毕的成品按图纸要求进行全检；10）装箱：按工艺要求用专用包装箱包装，要求包装牢固。

如图1可见，本发明所述的一种推力杆由高强度铝合金整体杆身1和橡胶球铰2组成，橡胶球铰2装配在端头内孔中，通过在端头内孔的卡簧槽中装入弹性挡圈对球铰进行限位。杆部采用U形槽结构，根据推力杆实际工况载荷，调整U形槽3的深度，杆部与端头采用大圆弧过渡连接，以减少应力产生。

本发明所制备的一种推力杆，其屈服强度接近于抗拉强度，通过试验表明抗拉强度σ_b≥700MPa,屈服强度σ_0.2≥680MPa，延伸率δ≥10%，完全可以替代碳钢或合金结构钢推力杆。与传统碳钢或合金结构钢的热铆压推力杆相比较，在满足商用车设计和使用性能要求前提下，推力杆重量降低40～60%。

Claims (3)

1.一种推力杆，其杆身以重量计，包括：铜3%、锰2.5%、钛0.2%、铼0.4%、铒1.0%、钪0.3%、锌0.2%、 锆0.8%、锡0.04%、硼1.5%、余量为铝。

2.如权利要求1所述的一种推力杆，其特征在于：所述的一种推力杆由铝合金整体杆身和橡胶球铰组成，橡胶球铰装配在端头内孔中，通过在端头内孔的卡簧槽中装入弹性挡圈对球铰进行限位；所述一种推力杆的杆部采用U形槽结构，杆部与端头采用大圆弧过渡连接。

3.权利要求2所述一种推力杆的制造方法，包括以下步骤：

1）压铸：通过给料机将铝合金熔液输送到压铸机，压铸推力杆毛坯成型；压铸温度680±20℃，压射压力150MPa,；压射速度8～10m/s；填充时间30s、保压时间20s；

2）去浇口、飞边、毛刺：用液压机、打磨机去除毛坯浇口、飞边和毛刺；

3）热处理：包括复合固溶和双峰时处理；

三次分级固溶处理：第一次固溶处理50±20℃，保温时间：10min；第二次固溶处理470±20℃，保温时间：20min；第三次固溶处理490±20℃，保温时间：10min；

然后再采用低温长时和高温短时相结合的双峰时效：第一次时效130℃，保温时间：16h；第二次时效200℃，保温时间：2h；

4）表面喷砂处理：去除表面氧化层、油脂，弧高0.30 0.60mmARC，电流强度20 ～ 25A，抛丸时间120s，覆盖率达90%以上；

5）两端头铣端面和粗镗内孔；

6）精镗内孔和铣卡簧槽；

7）装配：将球铰装入两端内孔并在专用压机将卡簧装入卡簧槽；

8）喷码：通过自动喷码机在推力杆中部进行标识；

9）成品检验；

10）装箱：按工艺要求用专用包装箱包装，要求包装牢固。