CN111299481B - 一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺 - Google Patents

一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，S1、原料选取与混合：选取冶金铁基粉末50份、润滑剂10‑20份、碳纤维25‑35份、添加剂15‑25份、Re粉末5‑10份、TiC晶体粉末4‑8份与稀释剂10‑16份，本发明涉及汽车零件锻压成型工艺技术领域。该新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，将轴成型件的表面清理干净，再用乙醇进行清洗、吹干，得到齿轮轴的成型件，利用在胚料中加入碳纤维、添加剂、Re粉末与TiC晶体粉末，可以有效地提高齿轮轴成型件的强度，并且通过对齿轮轴表面的处理可以有效地提高齿轮轴的表面质量，利用闭式锻压可以避免齿轮轴成型件出现飞边、开裂的现象，降低齿轮轴在锻压成型过程中的报废率。

Description

一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺
技术领域
本发明涉及汽车零件锻压成型工艺技术领域，具体为一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺。
背景技术
齿轮轴指支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件，一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径，机器中作回转运动的零件就装在轴上，齿轮轴根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类，根据轴的承载情况，又可分为：转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等；心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等；传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。
对于汽车发动机齿轮轴采用的传统锻造工艺包括断料、加热、制坯、成型、落边等五道工序完成，需要的主要设备有：断料机、中频炉、空气锤、摩擦压力机、冲床，此工艺加工工序繁多，完成的工件变形程度大，有飞边，内有夹层和褶皮的机率大，在后期对材料进行热处理的过程中容易开裂、产品废品率较高，另外现有的汽车发动机齿轮轴在完成锻造后强度较差，并且齿轮轴的表面质量也较低。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，解决了传统对于汽车发动机齿轮轴的锻造工艺加工工序繁多，完成的工件变形程度大，有飞边，内有夹层和褶皮的机率大，在后期对材料进行热处理的过程中容易开裂、产品废品率较高，另外现有的汽车发动机齿轮轴在完成锻造后强度较差，并且齿轮轴表面质量也较低的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其成型工艺具体包括以下步骤：
S1、原料选取与混合：选取冶金铁基粉末50份、润滑剂10-20份、碳纤维25-35份、添加剂15-25份、Re粉末5-10份、TiC晶体粉末4-8份与稀释剂10-16份，将冶金铁基粉末、润滑剂、碳纤维、添加剂、Re粉末、TiC晶体粉末与稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用；
S2、胚料成型：将混合容器中配制好的各组分原料均匀混合后加入到闭式熔化炉中，并开始加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将闭式熔化炉内部温度调整到800℃～860℃进行细化处理，在0.5小时后，再将熔化炉内部温度调整至720℃～760℃，进行精炼处理，最后采用缓慢冷却，得到圆柱形铁合金坯料；
S3、胚料预锻和处理：将S3中得到的圆柱铁合金胚料采用闭式无飞边预锻进行锻造，在胚料经过闭式无飞边预锻后形成热锻件，将热锻件依次浸入磷化池和皂化池中20-30分钟，取出锻件，对锻件进行酸洗，然后通过轧机进行冷轧；
S4、胚料的表面处理：将经过酸洗后的锻件进行球化退火处理，然后在进行表面抛丸处理，对经过表面抛丸处理后的胚料进行精车外径，将多余的切削量去除；
S5、齿轮轴的成型：将经过处理后的胚料放置在闭式上模具与下模具之间进行闭式锻压，上模具与下模具之间配合对内部的胚料进行锻压处理，然后将轴成型件的表面清理干净，再用乙醇进行清洗、吹干，得到齿轮轴的成型件。
优选的，所述步骤S1中，混合容器中的原料配比为50份冶金铁基粉末、10份润滑剂、25份碳纤维、15份添加剂、5份Re粉末、4份TiC晶体粉末与10份稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用。
优选的，所述步骤S1中，混合容器中的原料配比50份冶金铁基粉末、15份润滑剂、30份碳纤维、20份添加剂、8份Re粉末、6份TiC晶体粉末与13份稀释剂进行混合。
优选的，所述步骤S1中，混合容器中的原料配比50份冶金铁基粉末、20份润滑剂、35份碳纤维、25份添加剂、10份Re粉末、8份TiC晶体粉末与16份稀释剂进行混合。
优选的，所述步骤S1中，润滑剂的材料采用石墨粉末，添加剂的材料采用煤油，稀释剂的材料采用机油。
优选的，所述步骤S3中，磷化池中为体积浓度10-12％的锌钙磷化液，磷化液的温度为70℃，冷轧后锻件的厚度等于产品所需厚度减去0.05-0.10mm。
优选的，所述步骤S4中，将热锻件在辊底式连续性氮基保护气氛火炉中进行球化退火，另外将退火后的轴承半成品采用抛丸机进行抛丸，去除表面的氧化皮层和氧化膜，改善表面粗糙度。
优选的，所述步骤S5中，闭式上模具与下模具的模腔材料为不锈钢、球墨铸铁、钨钢合金中的一种或者多种组合而成。
(三)有益效果
本发明提供了一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，通过S1、原料选取与混合：选取冶金铁基粉末50份、润滑剂10-20份、碳纤维25-35份、添加剂15-25份、Re粉末5-10份、TiC晶体粉末4-8份与稀释剂10-16份，将冶金铁基粉末、润滑剂、碳纤维、添加剂、Re粉末、TiC晶体粉末与稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用；S2、胚料成型：将混合容器中配制好的各组分原料均匀混合后加入到闭式熔化炉中，并开始加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将闭式熔化炉内部温度调整到800℃～860℃进行细化处理，在0.5小时后，再将熔化炉内部温度调整至720℃～760℃，进行精炼处理，最后采用缓慢冷却，得到圆柱形铁合金坯料；S3、胚料预锻和处理：将S3中得到的圆柱铁合金胚料采用闭式无飞边预锻进行锻造，在胚料经过闭式无飞边预锻后形成热锻件，将热锻件依次浸入磷化池和皂化池中20-30分钟，取出锻件，对锻件进行酸洗，然后通过轧机进行冷轧；S4、胚料的表面处理：将经过酸洗后的锻件进行球化退火处理，然后在进行表面抛丸处理，对经过表面抛丸处理后的胚料进行精车外径，将多余的切削量去除；S5、齿轮轴的成型：将经过处理后的胚料放置在闭式上模具与下模具之间进行闭式锻压，上模具与下模具之间配合对内部的胚料进行锻压处理，然后将轴成型件的表面清理干净，再用乙醇进行清洗、吹干，得到齿轮轴的成型件，利用在胚料中加入碳纤维、添加剂、Re粉末与TiC晶体粉末，可以有效地提高齿轮轴成型件的强度，并且通过对齿轮轴表面的处理可以有效地提高齿轮轴的表面质量，利用闭式锻压可以避免齿轮轴成型件出现飞边、开裂的现象，降低齿轮轴在锻压成型过程中的报废率。
(2)、该新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，通过润滑剂的材料采用石墨粉末，添加剂的材料采用煤油，稀释剂的材料采用机油，磷化池中为体积浓度10-12％的锌钙磷化液，磷化液的温度为70℃，可以有效地提高齿轮轴成型件的性能，并且提高齿轮轴在锻压成型过程中的成品率。
(3)、该新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，通过将热锻件在辊底式连续性氮基保护气氛火炉中进行球化退火，球化退火可以大大提高齿轮轴表面质量，另外将退火后的轴承半成品采用抛丸机进行抛丸，去除表面的氧化皮层和氧化膜，改善表面粗糙度。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明市场齿轮轴对比实验数据统计表图；
图3为本发明实施例对比实验数据统计表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，具体包括以下实施例：
实施例1
S1、原料选取与混合：选取50份冶金铁基粉末、10份润滑剂、25份碳纤维、15份添加剂、5份Re粉末、4份TiC晶体粉末与10份稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用；
S2、胚料成型：将混合容器中配制好的各组分原料均匀混合后加入到闭式熔化炉中，并开始加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将闭式熔化炉内部温度调整到800℃进行细化处理，在0.5小时后，再将熔化炉内部温度调整至720℃，进行精炼处理，最后采用缓慢冷却，得到圆柱形铁合金坯料；
S3、胚料预锻和处理：将S3中得到的圆柱铁合金胚料采用闭式无飞边预锻进行锻造，在胚料经过闭式无飞边预锻后形成热锻件，将热锻件依次浸入磷化池和皂化池中20分钟，取出锻件，对锻件进行酸洗，然后通过轧机进行冷轧；
S4、胚料的表面处理：将经过酸洗后的锻件进行球化退火处理，然后在进行表面抛丸处理，对经过表面抛丸处理后的胚料进行精车外径，将多余的切削量去除；
S5、齿轮轴的成型：将经过处理后的胚料放置在闭式上模具与下模具之间进行闭式锻压，上模具与下模具之间配合对内部的胚料进行锻压处理，然后将轴成型件的表面清理干净，再用乙醇进行清洗、吹干，得到齿轮轴的成型件。
实施例2
S1、原料选取与混合：选取50份冶金铁基粉末、15份润滑剂、30份碳纤维、20份添加剂、8份Re粉末、6份TiC晶体粉末与13份稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用；
S2、胚料成型：将混合容器中配制好的各组分原料均匀混合后加入到闭式熔化炉中，并开始加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将闭式熔化炉内部温度调整到830℃进行细化处理，在0.5小时后，再将熔化炉内部温度调整至740℃，进行精炼处理，最后采用缓慢冷却，得到圆柱形铁合金坯料；
S3、胚料预锻和处理：将S3中得到的圆柱铁合金胚料采用闭式无飞边预锻进行锻造，在胚料经过闭式无飞边预锻后形成热锻件，将热锻件依次浸入磷化池和皂化池中25分钟，取出锻件，对锻件进行酸洗，然后通过轧机进行冷轧；
S4、胚料的表面处理：将经过酸洗后的锻件进行球化退火处理，然后在进行表面抛丸处理，对经过表面抛丸处理后的胚料进行精车外径，将多余的切削量去除；
S5、齿轮轴的成型：将经过处理后的胚料放置在闭式上模具与下模具之间进行闭式锻压，上模具与下模具之间配合对内部的胚料进行锻压处理，然后将轴成型件的表面清理干净，再用乙醇进行清洗、吹干，得到齿轮轴的成型件。
实施例3
S1、原料选取与混合：选取50份冶金铁基粉末、20份润滑剂、35份碳纤维、25份添加剂、10份Re粉末、8份TiC晶体粉末与16份稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用；
S2、胚料成型：将混合容器中配制好的各组分原料均匀混合后加入到闭式熔化炉中，并开始加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将闭式熔化炉内部温度调整到860℃进行细化处理，在0.5小时后，再将熔化炉内部温度调整至760℃，进行精炼处理，最后采用缓慢冷却，得到圆柱形铁合金坯料；
S3、胚料预锻和处理：将S3中得到的圆柱铁合金胚料采用闭式无飞边预锻进行锻造，在胚料经过闭式无飞边预锻后形成热锻件，将热锻件依次浸入磷化池和皂化池中30分钟，取出锻件，对锻件进行酸洗，然后通过轧机进行冷轧；
S4、胚料的表面处理：将经过酸洗后的锻件进行球化退火处理，然后在进行表面抛丸处理，对经过表面抛丸处理后的胚料进行精车外径，将多余的切削量去除；
S5、齿轮轴的成型：将经过处理后的胚料放置在闭式上模具与下模具之间进行闭式锻压，上模具与下模具之间配合对内部的胚料进行锻压处理，然后将轴成型件的表面清理干净，再用乙醇进行清洗、吹干，得到齿轮轴的成型件。
对比实验
某汽车发动机齿轮轴生产厂家，分别选取实施例1-3中制作的齿轮轴和市场的齿轮轴进行性能对比实验，由图2可知，实施例1-3中制作的齿轮轴表面质量为95.8％，市场的齿轮轴表面质量为78.3％，另外，实施例1-3中制作的齿轮轴强度为98.1％，市场的齿轮轴强度为82.6％，本发明所生产的齿轮轴表面质量与强度均远优于市场的齿轮轴表面质量与强度，由图3可知，实施例2制作的齿轮轴表面质量与强度较高，为优选方案。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：其成型工艺具体包括以下步骤：
S1、原料选取与混合：选取冶金铁基粉末50份、润滑剂10-20份、碳纤维25-35份、添加剂15-25份、Re粉末5-10份、TiC晶体粉末4-8份与稀释剂10-16份，将冶金铁基粉末、润滑剂、碳纤维、添加剂、Re粉末、TiC晶体粉末与稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用；
S2、胚料成型：将混合容器中配制好的各组分原料均匀混合后加入到闭式熔化炉中，并开始加热升温进行熔化，待原料完全熔化后，将闭式熔化炉内部温度调整到800℃～860℃进行细化处理，在0.5小时后，再将熔化炉内部温度调整至720℃～760℃，进行精炼处理，最后采用缓慢冷却，得到圆柱形铁合金坯料；
S3、胚料预锻和处理：将S3中得到的圆柱铁合金胚料采用闭式无飞边预锻进行锻造，在胚料经过闭式无飞边预锻后形成热锻件，将热锻件依次浸入磷化池和皂化池中20-30分钟，取出锻件，对锻件进行酸洗，然后通过轧机进行冷轧；
S4、胚料的表面处理：将经过酸洗后的锻件进行球化退火处理，然后在进行表面抛丸处理，对经过表面抛丸处理后的胚料进行精车外径，将多余的切削量去除；
S5、齿轮轴的成型：将经过处理后的胚料放置在闭式上模具与下模具之间进行闭式锻压，上模具与下模具之间配合对内部的胚料进行锻压处理，然后将轴成型件的表面清理干净，再用乙醇进行清洗、吹干，得到齿轮轴的成型件。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：所述步骤S1中，混合容器中的原料配比为50份冶金铁基粉末、10份润滑剂、25份碳纤维、15份添加剂、5份Re粉末、4份TiC晶体粉末与10份稀释剂进行混合，放置在混合容器中备用。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：所述步骤S1中，混合容器中的原料配比50份冶金铁基粉末、15份润滑剂、30份碳纤维、20份添加剂、8份Re粉末、6份TiC晶体粉末与13份稀释剂进行混合。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：所述步骤S1中，混合容器中的原料配比50份冶金铁基粉末、20份润滑剂、35份碳纤维、25份添加剂、10份Re粉末、8份TiC晶体粉末与16份稀释剂进行混合。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：所述步骤S1中，润滑剂的材料采用石墨粉末，添加剂的材料采用煤油，稀释剂的材料采用机油。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：所述步骤S3中，磷化池中为体积浓度10-12％的锌钙磷化液，磷化液的温度为70℃，冷轧后锻件的厚度等于产品所需厚度减去0.05-0.10mm。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：所述步骤S4中，将热锻件在辊底式连续性氮基保护气氛火炉中进行球化退火，另外将退火后的轴承半成品采用抛丸机进行抛丸，去除表面的氧化皮层和氧化膜，改善表面粗糙度。
8.根据权利要求1所述的一种新能源汽车发动机齿轮轴闭式锻压成型工艺，其特征在于：所述步骤S5中，闭式上模具与下模具的模腔材料为不锈钢、球墨铸铁、钨钢合金中的一种或者多种组合而成。
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