CN110877091A - 转向节臂的热锻成形工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种转向节臂的热锻成形工艺方法，根据实际转向节臂目标锻件，按照锻件体积精确下料后，通过初步挤压得到两端小、中部大的初始坯料；经对初始坯料的中部拍扁得到扁平形状，最后通过一模两件模具进行预锻和终锻成形后得到成品零件。本发明能够有效提高材料利用率，获得相对均匀的材料流动，降低出现折叠或裂纹等缺陷的风险，提高产品合格率，并能够改善转向节臂的金属流线，获得更为均匀的力学性能和硬度分布，提升转向节臂的使用性能。

Description

转向节臂的热锻成形工艺方法
技术领域
本发明涉及的是一种金属热锻成形制造领域的技术，具体是一种转向节臂的热锻成形工艺方法。
背景技术
转向节臂是汽车转向装置中的关键零件，安装在左右转向节上，在传动过程中起到连接拉杆和轮毂的作用。现有转向节臂成形工艺大都采用镦头方法实现零件叉部材料的聚料，但是镦头工艺会受到棒料高径比的限制，因而在实际中，对于叉部与杆部尺寸变化大的转向节臂在杆部位置不可避免地形成较多飞边，使得材料利用率降低。此外，由于零件叉部的剧烈变形，金属发生显著的不均匀流动，容易产生折叠或裂纹缺陷，导致产品废品率高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种转向节臂的热锻成形工艺方法，能够显著改善零件成形过程中的材料流动，提高产品合格率和材料利用率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明根据实际转向节臂目标锻件，精确下料后，通过初步挤压得到两端小、中部大的初始坯料；经对初始坯料的中部拍扁得到扁平形状，最后通过一模两件模具进行预锻和终锻成形后得到成品零件。
所述的精确下料是指：采用圆棒料锯切下料，圆棒料的直径根据杆部最小截面积等效计算后圆整至相应国家标准规格，长度根据所需料重确定。
所述的初步挤压是指：将加热好的坯料置于预热后的初步挤压模具的下模部分，利用上模部分向下运动实现中心部位的聚料。
所述的中部拍扁是指平砧的拍扁行程X、初始坯料中部大圆直径D和两端小圆直径的d满足X＝D-d-δ，其中δ＝2～5mm，以保证初始坯料两端仍为圆棒状。
所述的一模两件模具包括：中部采用劈料结构的预锻型腔和在锻件形状上增加飞边结构的终锻模腔，其中：转向节臂的预、终锻型腔均对向连接放置，从而获得均匀飞边，提高材料利用率。
所述的一模两件模具在两转向节臂型腔连接中心设有容料仓，以防止金属无法流出造成折叠。
所述的预锻型腔的V字形劈料角为100°～120°，不设置飞边桥部，仓部高度、宽度尺寸根据飞边量确定。
所述的一模两件模具在四个边角处进一步设有锁扣，以防止上、下模因为分模面为曲面而导致错移。
技术效果
与现有技术相比，本发明方法具有以下优势：(1)能够有效提高材料利用率，至少节材5％，节约生产成本；(2)能够获得相对均匀的材料流动，降低了出现折叠或裂纹等缺陷的风险，实现产品合格率进一步提高；(3)能够改善转向节臂锻件的金属流线，获得更为均匀的力学性能和硬度分布，提升转向节臂的使用性能。
附图说明
图1为初始挤压模具的剖视图；
图中：棒料101；挤压模具102；
图2为工艺流程的示意图；
图中：(a)为坯料；(b)为初始挤压；(c)为中部拍扁；(d)为预锻；(e)为终锻；
图3为一模两件模具的俯视图；
图中：301为预锻模腔；302为终锻模腔；303为锁扣。
具体实施方式
本实施例的产品为转向丁字臂，所用材料为42CrMo。
本实施例的具体工艺步骤如下：
1)下料：采用锯切方式下料，圆棒料101直径按照转向节臂杆部最小截面积计算，具体公式为
Figure BDA0002302415670000021
其中：S为转向节臂杆部最小截面处面积；棒料长度根据锻件体积计算得到。本例中，计算值D计算为58.6mm，圆整后D0为60mm，长度L为856mm。
2)预热模具：对初始挤压模具102、平砧拍扁模具、预锻和终锻模具进行加热，使模具的温度维持在250℃。
如图1所示，所述的初始挤压模具102包括上模和下模部分，该初始挤压模具的内腔特征为两端直径小、中部直径大，两端直径d与原始棒料直径D0满足D0-d≤3mm，中部直径D按照丁字臂锻件大头端的截面积计算得到：
Figure BDA0002302415670000022
本实施例中，两端直径d为59mm，中部直径D为100mm。
3)加热坯料：将坯料置于中频炉内加热至1180℃。
4)挤压坯料：如图1、图2(b)和图2(c)所示，将直径为60mm、长度为856mm的捧料挤压成形状为两端直径为59mm、长度为600mm、中间部位直径为100mm的坯料。
5)平模拍扁：上模压下量为37mm，使坯料中间部位的坯料处于扁平状态，两端延伸至620mm。
6)预锻和终锻：如图2(d)、图2(e)和图3所示，采用一模两件模具将两转向节臂直孔端对向连接设置以获得均匀飞边。
所述的一模两件模具的预锻模腔301根据锻件的外形设计，其中央采用劈料结构，劈料角度为113°，仓部高度和宽度的尺寸根据飞边量确定；终锻模腔302根据冷锻件图尺寸与热膨胀系数的积确定，设置的飞边仓部高度为12mm，桥部高度为5mm，桥宽为8mm。
7)切边和锯切：切边后，再锯切一分为二。
所述的一模两件模具的四角设有锁扣303以防止上下模产生相对移动。
本实施例中转向节臂的材料利用率达到88.8％，相比于传统工艺中单件生产材料利用率79.5％有了很大提升；此外，一模两件的优化设计使得零件直孔端材料流动均匀，淬火后无裂纹产生，产品合格率由95％提高至99％；最后，转向节臂锻件硬度、抗拉强度和屈服强度测量数据相较传统单件生产工艺具有更高的一致性，具体生产中的抽样检测情况如表1所示。
表1初始工艺与新工艺锻件力学性能抽样检测对比
Figure BDA0002302415670000031
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (7)

1.一种转向节臂的热锻成形工艺方法，其特征在于，根据实际转向节臂目标锻件，按照体积不变原则精确下料后，通过初步挤压得到两端小、中部大的初始坯料；经对初始坯料的中部拍扁得到扁平形状，最后通过一模两件模具进行预锻和终锻成形后得到成品零件；
所述的中部拍扁是指平砧的拍扁行程X、初始坯料中部大圆直径D和两端小圆直径的d满足X＝D-d-δ，其中δ＝2～5mm，以保证初始坯料两端仍为圆棒状；
所述的一模两件模具包括：中部采用劈料结构的预锻型腔和在锻件形状上增加飞边结构的终锻模腔，其中：转向节臂的预、终锻型腔均对向连接放置，从而获得均匀飞边，提高材料利用率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的精确下料是指：采用圆棒料锯切下料，圆棒料的直径根据杆部最小截面积等效计算后圆整至相应国家标准规格，长度根据所需料重确定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的初步挤压是指：将加热好的坯料置于预热后的初步挤压模具的下模部分，利用上模部分向下运动实现中心部位的聚料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的一模两件模具在两转向节臂型腔连接中心设有容料仓，以防止金属无法流出造成折叠。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的预锻型腔的V字形劈料角为100°～120°。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的初步挤压模具的上、下模部分的模具内腔均为端部直径小且中部直径大的结构，其端部直径d与原始棒料直径D0满足D0-d≤3mm。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的预热的温度维持在250℃；加热的温度为1180℃。
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