CN111097871B - 一种北美车轴类热挤压加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种北美车轴类热挤压加工方法。它包括以下步骤：A、对轴管的整个轴头部位进行增厚前加热，加热完成后进行增厚挤压；B、增厚完成后待轴管冷却，对轴管的轴头待收口部位进行一次挤压加热，加热完成后进行一次收口挤压；C、一次收口挤压完成后，对轴管的轴头的过渡衔接部位进行二次挤压加热，二次挤压加热完成后进行二次预成型挤压及第三次挤压并形成初步轴管油封位；D、初步轴管油封位成型挤压完成后静置轴管，对轴管的整个轴头部位进行四次挤压加热，四次挤压加热完成后进行四次挤压和五次挤压并形成最终轴管油封位。优点是：能稳定生产北美车轴类大小头轴头类型产品，减少了返工率，降低了制造成本，提高了生产效率及产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种北美车轴类的生产方法，具体地说是一种北美车轴类热挤压加工方法。
背景技术
一体式半挂车轴中北美车轴类主要有大小头及双大两种轴头类型，对于目前市场主流的大小头轴头类型的北美车轴类产品来说，其毛坯件的生产方式为通过一次增厚挤压+四次热成型挤压逐步成型的方法进行毛坯件的成型生产；现有的这种生产工艺，由于其工艺本身的限制，在生产过程中易出现二次挤压成型时油封位成型不够充分的现象，需对轴头油封位进行返工补焊，甚至造成报废，对设备中频加热的温度控制要求也较高，降低了产品合格率，提高了制造成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生产稳定性高、返工率少、制造成本低且生产效率高及产品质量好的北美车轴类热挤压加工方法。
为了解决上述技术问题，本发明的北美车轴类热挤压加工方法，包括以下步骤：
A、将用作轴管成型的原材料钢管送至增厚挤压上料区，采用中频加热方式对轴管的整个轴头部位进行增厚前加热，加热完成后进行增厚挤压；
B、增厚完成后待轴管冷却，冷却完成后将经过增厚的轴管送至第一次挤压上料区，采用中频加热方式对轴管的轴头待收口部位进行一次挤压加热，加热完成后进行一次收口挤压；
C、一次收口挤压完成后，将轴管送至第二次挤压上料区，采用中频加热方式对轴管的轴头的过渡衔接部位进行二次挤压加热，二次挤压加热完成后进行二次预成型挤压及第三次挤压并形成初步轴管油封位；
D、初步轴管油封位成型挤压完成后静置轴管，等轴管冷却至室温后将轴管送至第四次挤压上料区，采用中频加热方式对轴管的整个轴头部位进行四次挤压加热，四次挤压加热完成后进行四次挤压和五次挤压并形成最终轴管油封位。
在五次挤压工序完成后，进行室温空冷。
所述步骤B中，一次挤压加热的长度为280-320mm，一次挤压加热的温度为700-800℃，所述轴管的轴头待收口部位的长度为175-185 mm。
所述步骤C中，二次挤压成型挤压过程中利用一次挤压中的余温进行挤压；第三次油封位成型挤压过程中利用二次预成型挤压中的余温进行挤压。
所述步骤C中，二次挤压加热的长度为100-120 mm，二次挤压加热的温度为830-920℃。
所述步骤C中，轴管油封位挤压成型后轴管的轴头收口部位的长度为210-230 mm。
所述步骤C中，三次挤压中，轴管的轴端部位的加热温度为750-850℃，轴管的轴端与过渡衔接部位之间形成中间过渡部位，中间过渡部位的加热温度为600-620℃。
所述步骤D中，四次挤压加热的温度为860-900℃。
所述步骤D中，最终轴管油封位挤压过程中是利用四次预成型挤压中的余温进行挤压。
所述中频加热方式是采用三段式中频加热设备，所述三段式中频加热设备中的负载感应器采用变匝距结构并且设置为三段分区加热结构。
本发明的优点在于：
因在轴头成型过程中多次对产品轴头部位进行了分段分区加热挤压作业，严格控制了每个加热区间的位置及温度，给挤压成型创造良好的前提条件，由此能够稳定生产北美车轴类大小头轴头类型产品，减少了返工率，降低了制造成本，提高了生产效率及产品质量，五次挤压完成后对轴头部位进行加热保温退火作业，加热完成后还进行室温空冷，降低了硬度，改善了后续切削加工性；消除了残余应力，稳定了加工尺寸，减少了变形与裂纹倾向，并且细化了晶粒，调整了组织，消除了组织缺陷。
附图说明
图1为本发明中轴管在一次挤压上料区的局部状态示意图；
图2为本发明中轴管在一次挤压上料区的加工状态示意图；
图3为本发明中轴管在二次挤压上料区状态示意图；
图4为本发明中轴管在二次挤压上料区的加工状态示意图；
图5为本发明中轴管在三次挤压上料区的局部状态示意图；
图6为本发明中轴管在三次挤压上料区的加工状态示意图；
图7为本发明中轴管在四次挤压上料区的局部状态示意图；
图8为本发明中轴管在四次挤压上料区的加工状态示意图；
图9为本发明中轴管成型后状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的北美车轴类热挤压加工方法作进一步详细说明。
本发明的北美车轴类热挤压加工方法，主要是针对U27规格大小头车轴毛胚进行生产的，其具体生产设备主要采用三段式中频加热设备及车桥卧式双工位双向挤压机及北美车轴产品生产用的一套增厚挤压模具和五套成型挤压模具，经过反复的试制和试验验证，制作模具所使用的材料最终选定为UNIMAX特种模具钢，此钢种具有高硬度和优异的韧性，具有出色的抛光性能，适合于涂层和氮化处理，经过多次调质及氮化处理过后，模具的硬度范围可以加工到HRC52-58，针对具体产品要求，设计五道挤压工序，其中第一道为收口挤压，第二道为油封位预成型挤压，第三道为油封位成型挤压，第四道为小头预成型挤压，第五道为小头成型挤压，通过五次挤压成型，确保产品毛坯轴头成型充分，避免产生轴头黑皮现象，降低作业返修率，提高产品质量；它包括以下步骤：
A、将用作轴管1成型的原材料钢管吊装至增厚挤压上料区，机械手自动抓料至运转辅机上，采用中频加热方式对轴管1的轴头部位进行增厚前加热，加热完成后进行增厚挤压，其中，所说的中频加热方式是采用中频自动加热设备进行加热；
B、增厚完成后待轴管冷却，冷却完成后将经过增厚的轴管吊装至第一次挤压上料区，机械手自动抓料至运转辅机上，采用中频加热方式对轴管的轴头待收口部位2进行一次挤压加热，加热完成后采用一次成型挤压模具6进行一次收口挤压，其中，所说的中频加热方式同样是采用中频自动加热设备进行加热，一次挤压加热的长度为280-320mm，优选为300mm,一次挤压加热的温度为700-800℃，优选为750℃，轴管的轴头待收口部位的长度为175-185 mm，优选为180mm；
C、一次收口挤压完成后，将轴管1送至第二次挤压上料区，操作过程中运转辅机取料运转至二挤轴头中频自动加热设备处，采用中频加热方式对轴管的轴头的过渡衔接部位3进行二次挤压加热，二次挤压利用一次挤压的加热余温进行二次挤压作业，二次挤压加热完成后采用二次成型挤压模具7进行二次预成型挤压及采用三次成型挤压模具8进行第三次挤压并形成初步轴管油封位，其中，第三次挤压过程中同样采用中频加热方式进行加热，第三次油封位成型挤压过程中利用二次预成型挤压中的余温进行挤压，二次挤压加热的长度为100-120 mm，优选为100mm，二次挤压加热的温度为830-920℃，优选为880℃，轴管油封位挤压成型后轴管的轴头收口部位的长度为210-250 mm，优选为220mm；三次挤压中轴管油封位挤压成型后轴管的轴头收口部位的长度为210-230 mm，优选为220mm，轴管的轴端部位的加热温度为750-850℃，优选为800℃，轴管的轴端与过渡衔接部位之间形成中间过渡部位，中间过渡部位的加热温度为600-620℃，优选为610℃；
D、初步轴管油封位成型挤压完成后静置轴管，等轴管冷却至室温后将轴管送至第四次挤压上料区，操作过程中运转辅机取料运转至四挤轴头中频自动加热设备处，采用中频加热方式对轴管的整个轴头部位进行四次挤压加热，四次挤压加热的温度为860-900℃，优选为880℃；四次挤压加热完成后采用四次成型挤压模具9进行四次挤压和采用五次成型挤压模具进行五次挤压并形成最终轴管油封位（小头挤压成型），其中，最终轴管油封位挤压过程中是利用四次预成型挤压中的余温进行挤压。
E、五次挤压完成后，室温空冷。
进一步地， 本发明中所采用的中频自动加热设备可以为三段式中频加热设备，通过对需热挤压成型的轴头进行三段式分区加热，严格控制每个加热区间的位置及温度，给挤压成型创造良好的前提条件，形成一次增厚挤压+五次热成型挤压的方式进行挤压生产，完成毛坯轴的成型工作，其中在增厚挤压，一次挤压，三次挤压，四次挤压前都需按要求对相应要求部位进行三段式中频分区加热，加热完成后进行挤压，以满足工艺设计要求，其中，对于所说的三段式中频加热设备来说，它与与常规中频加热设备的不同点在于，该设备中的负载感应器采用变匝距结构，弥补了工件沿长度方向不同截面和不同壁厚造成的温差较大的缺陷，其设计的目的是为了更好的加热温度和挤压效果，将感应器设计成三段分区加热（通过三段式线圈布局），实现中频加热功能，根据实际挤压工艺温度的要求，各区可以分别调整加热长度和温度（调整每段线圈的疏密程度，工作电压及功率），采用中频输出变压器功率分配，实现对分区的加热温度和加热区间长度进行精确控制，使得每次加热工艺要求的加热区间及温度不相同，能够通过调整中频自动加热设备线圈及变压器实现。
通过该结构设计，因不同区域加热温度要求不一致，设计为三段式分区加热，分别对不同温度要求区域的加热功率，加热长度进行调整，精确控制了各区间内温度及加热时间，以满足最佳工艺条件，同时三段式分区加热可减小涡流现象对中频加热线圈的影响，减少设备使用过程中的调整周期，提高生产效率。
Claims (9)
1.一种北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、将用作轴管（1）成型的原材料钢管送至增厚挤压上料区，采用中频加热方式对原材料钢管进行增厚前加热，加热部位在原材料钢管所能成型的轴管（1）的整个轴头部位，加热完成后进行增厚挤压；
B、增厚完成后等待轴管冷却，冷却完成后将经过增厚的轴管送至第一次挤压上料区，采用中频加热方式对轴管的轴头待收口部位（2）进行一次挤压加热，加热完成后进行一次收口挤压；
C、一次收口挤压完成后，将轴管（1）送至第二次挤压上料区，采用中频加热方式对轴管的轴头的过渡衔接部位（3）进行二次挤压加热，二次挤压加热完成后进行二次预成型挤压及第三次挤压并形成初步轴管油封位（4）；
D、初步轴管油封位（4）成型挤压完成后静置轴管，等待轴管冷却至室温后将轴管送至第四次挤压上料区，采用中频加热方式对轴管的整个轴头部位进行四次挤压加热，四次挤压加热完成后进行四次挤压和五次挤压并形成最终轴管油封位（5）。
2.按照权利要求1所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：在五次挤压工序完成后，进行室温空冷。
3.按照权利要求1或2所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：所述步骤B中，一次挤压加热的长度为280-320mm，一次挤压加热的温度为700-800℃，所述轴管的轴头待收口部位的长度为175-185 mm。
4.按照权利要求3所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：所述步骤C中，二次挤压加热的长度为100-120 mm，二次挤压加热的温度为830-920℃。
5.按照权利要求1、2或4所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：所述步骤C中，初步轴管油封位（4）挤压成型后轴管的轴头收口部位的长度为210-230 mm。
6.按照权利要求5所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：所述步骤C中，第三次挤压中，轴管的轴端部位的加热温度为750-850℃，轴管的轴端与过渡衔接部位之间形成中间过渡部位，中间过渡部位的加热温度为600-620℃。
7.按照权利要求1、2、4或6所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：所述步骤D中，四次挤压加热的温度为860-900℃。
8.按照权利要求7所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：所述步骤D中，最终轴管油封位（5）中五次挤压过程中是利用四次挤压中的余温进行挤压。
9.按照权利要求8所述的北美车轴类热挤压加工方法，其特征在于：所述中频加热方式是采用三段式中频加热设备，所述三段式中频加热设备中的负载感应器采用变匝距结构并且设置为三段分区加热结构。
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