CN111451436A - 一种高强度内星轮锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度内星轮锻造工艺，包括以下步骤：S101，将原料放入加热炉中加热；S102，在加热过程中向所述加热炉通入保护气体，出炉得到坯料；S103，对所述坯料涂覆保护涂层；S104，对所述坯料进行锻压得到内星轮锻件；S105，对所述内星轮锻件进行热处理。本发明能够减少金属表层氧化，提高锻件的表面质量和尺寸精度。

Description

一种高强度内星轮锻造工艺
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，尤其是涉及一种高强度内星轮锻造工艺。
背景技术
汽车转向节是一个承受前轮载荷的重要保安件，它连接着汽车的转向系统、制动系统、行驶系统，是汽车前桥总成中的关键部件之一，是汽车行驶中安全性的有力保证，在汽车底盘部件中属于形状非常复杂的零件，要求其具有很高的强度。而内星轮是汽车转向节中关键零部件，内星轮加工制造质量的优劣更是关系到产品的使用性能和寿命。
现有技术中公开号为CN104128554B的中国专利，其公开了一种盘式转向节劈挤锻造工艺，包括如下步骤，加热圆形棒料至锻造所需温度，对形成杆部的坯料进行拔长形成杆部，将坯料放入镦粗型腔，限制杆部的变形，对形成盘部、耳部的坯料进行镦粗，将坯料放入劈挤型腔，通过劈挤初步锻造出盘部、耳部，再将劈挤后的坯料放入终锻型腔终锻成型，通过拔长初步形成杆部，减小了杆部在加工过程中成型所需的能量，通过劈挤初步形成盘部、耳部，并通过终锻使产品成型。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：原料在加热后直接进行锻压，从而金属表面会产生氧化，进而会产生大量的氧化皮，而对于内星轮一类的小锻件产品，表层大量的氧化会影响锻件的尺寸精度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高强度内星轮锻造工艺，能够减少金属表层氧化，提高锻件的表面质量和尺寸精度。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：包括以下步骤：S101，将原料放入加热炉中加热；S102，在加热过程中向所述加热炉通入保护气体，出炉得到坯料；S103，对所述坯料涂覆保护涂层；S104，对所述坯料进行锻压得到内星轮锻件；S105，对所述内星轮锻件进行热处理。
通过采用上述技术方案，保护气体可以实现炉内无氧化加热，减少原料在加热过程中发生氧化脱皮，此外，加热得到的坯料在移出加热炉后，会对坯料的表面涂覆保护涂层，从而能够在坯料的表面形成一层致密不透气的涂料薄膜，进而可以将坯料与外界氧气隔离，可以防止而成氧化，因而能够减少金属表层氧化，提高锻件的表面质量和尺寸精度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述保护气体包括氮气、氩气以及氦气。
通过采用上述技术方案，氮气、氩气以及氦气均为惰性气体，有利于达到加热炉的无氧化加热的目的。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述氮气占比所述保护气体的体积份数为40-70份，所述氩气占比所述保护气体的体积份数为20-30份，所述氦气占比所述保护气体的体积份数为10-20份。
通过采用上述技术方案，可以在原料的周围形成具有微还原性的保护气团，可以保护内星轮锻件实现不增炭、不脱碳以及不氧化的效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加热炉内的气压大于外部气压。
通过采用上述技术方案，将加热炉内的气压设置为大于加热炉外部的气压，能够使得炉内的气压为正压，有利于防止外部的空气进入炉内，进而可以实现无氧化加热。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述保护涂层包括水、玻璃陶瓷涂液、硅酸盐改性溶液以及氧化硼溶液。
通过采用上述技术方案，可以在坯料的表面形成一层致密的膜层，不仅有利于阻碍坯料发生二次氧化，还能够在坯料进行锻压时起到润滑作用。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述水、所述玻璃陶瓷涂液、所述硅酸盐改性溶液、所述氧化硼溶液的体积份数分别为：水60-70份，玻璃陶瓷涂液8-16 份，硅酸盐改性溶液10-20份，氧化硼溶液5-10份。
通过采用上述技术方案，玻璃陶瓷涂液在高温下会形成玻璃陶瓷膜层，硅酸盐改性溶液在高温下会形成致密牢固的无机硅酸盐陶瓷状膜层，而氧化硼溶液在高温下会形成氧化硼膜，从而可以隔绝了空气和坯料表面的接触，起到了保护作用。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述保护涂层内还保护黏结剂。
通过采用上述技术方案，利用黏结剂可以提高保护涂层的粘附强度，有利于保护涂层更好的粘附于坯料的表面。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加热炉为电热炉。
通过采用上述技术方案，电热炉的密封效果较好，可以减少保护气体流出炉腔，减少保护气体的浪费。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：利用喷雾器对所述坯料喷涂所述保护涂层。
通过采用上述技术方案，利用喷雾器能够均匀的进行喷涂，保护涂液在喷雾器的下能够平和均匀的覆盖于坯料的表面，有利于保证坯料各个位置都能够隔绝空气。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.保护气体可以实现炉内无氧化加热，减少原料在加热过程中发生氧化脱皮，此外，加热得到的坯料在移出加热炉后，会对坯料的表面涂覆保护涂层，从而能够在坯料的表面形成一层致密不透气的涂料薄膜，进而可以将坯料与外界氧气隔离，可以防止而成氧化，因而能够减少金属表层氧化，提高锻件的表面质量和尺寸精度；
2.利用保护气体，可以在原料的周围形成具有微还原性的保护气团，可以保护内星轮锻件实现不增炭、不脱碳以及不氧化的效果；
3.利用保护涂层，可以在坯料的表面形成一层玻璃膜，不仅有利于阻碍坯料发生二次氧化，还能够在坯料进行锻压时起到润滑作用。
附图说明
图1为本发明中锻造工艺的流程图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有的锻造工艺在加热原料和热处理之前，金属表面往往会被大面积氧化，产生氧化皮，而由于内星轮用于汽车转向节中，内星轮属于小锻件，大量的氧化皮产生会影响锻件的尺寸精度。
为解决上述问题，本发明公开了一种高强度内星轮锻造工艺，能够减少金属表层氧化，提高锻件的表面质量和尺寸精度。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
图1是本发明实施例中一种高强度内星轮的锻造工艺的流程图，以下通过具体步骤进行详细说明：
S101，将原料放入加热炉中加热。
在具体实施中，在原料放入加热炉中加热之前，可以先对原料进行检验，可以用光谱仪或者金相显微镜检验原料的特性，若检验合格可以将原料放入加热炉中加热。加热炉可以为电热炉，电热炉可以为250KW中频加热炉，电热炉具有优良的密封性。其中，利用加热炉对原料进行加热时，加热温度为850℃，具体实施中，加热温度也可以为800℃或者900℃。
S102，在加热过程中向所述加热炉通入保护气体，出炉得到坯料。
保护气体可以包括氮气、氩气和氦气，对加热炉内通入保护气体，由于加热炉为电加热炉，具有较好的密封性，可以减少保护气体流出，并使得加热炉内的气压大于外部的气压，能够使得炉内的气压为正压，有利于防止外部的空气进入炉内，有利于实现无氧化加热。利用氮气、氩气和氦气可以在原料加热时，原料的周围形成保护气团，有利于加热时实现不增炭、不脱碳以及不氧化的效果，因而能够减少金属表层氧化，提高锻件的表面质量和尺寸精度。
不同体积组分的氮气、氩气和氦气的体积份数以及其效果见表格1。
表格1：不同组气体在通入加热炉时原料的氧化率
Figure BDA0002488950240000041
由表1可知，当加热炉内只有氮气时，氧化率为8％，氧化率处于较高数值；当加入氩气后，氧化率会降低，而当再加入氦气时，氧化率会持续降低。因此当同时向加热炉内通入氮气、氩气以及氦气时，不同体积份数的组分的效果也不同，由表1的实验数据可知，当氮气为60份、氩气为24份、氦气为16份时，采用这组份组成的保护气体的氧化率最低，氧化率为2％，因此，能够有效减少金属表层氧化。
S103，对所述坯料涂覆保护涂层。
当从加热炉得到坯料后，可以对坯料的表面涂覆保护涂层。在具体实施中，可以在涂覆保护涂层之前进行风冷，利用风冷可以预先对坯料进行降温，并降温至650℃，以减少因坯料表面的温度过高而对保护涂层破坏。所述保护涂层可以包括水、玻璃陶瓷涂液、硅酸盐改性溶液以及氧化硼溶液。玻璃陶瓷涂液在高温(600℃左右)下会形成玻璃陶瓷膜层，硅酸盐改性溶液在高温(700℃左右)下会形成致密牢固的无机硅酸盐陶瓷状膜层，而氧化硼溶液在高温(650℃左右)下会形成氧化硼膜，从而可以隔绝了空气和坯料表面的接触，减少氧化，起到了保护作用，此外，当坯料进行锻压时，玻璃陶瓷膜层可以起到润滑作用。在具体实施中，还可以向保护涂层内添加黏结剂，利用黏结剂可以提高保护涂层的粘附强度，有利于保护涂层更好的粘附于坯料的表面。
进一步的，可以利用喷雾器对风冷后的坯料进行喷涂，利用喷雾器能够均匀的进行喷涂，保护涂液在喷雾器的下能够平和均匀的覆盖于坯料的表面，有利于保证坯料各个位置都能够隔绝空气。
不同组分的水、玻璃陶瓷涂液、硅酸盐改性溶液以及氧化硼溶液的体积份数以及其效果见表格2。
表格2：不同组份溶液在涂覆坯料时的氧化率
Figure BDA0002488950240000051
由表2可知，当只向坯料的表面喷覆水和玻璃陶瓷涂液混合液时，坯料表面的氧化率为4.5％，而当加入硅酸盐改性溶液时，氧化率会降低，再加入氧化硼溶液时，坯料表面的氧化率会持续降低。因此当同时混合水、玻璃陶瓷涂液、硅酸盐改性溶液以及氧化硼溶液时，不同体积份数的混合液的效果也不相同，由表2的实验数据可知，当水为 65份、玻璃陶瓷溶液为12份、硅酸盐改性溶液为15份、氧化硼溶液为8份时，采用这组份组成的保护涂层的氧化率最低，氧化率为1.5％，因此，能够进一步有效减少坯料表面的氧化。
S104，对所述坯料进行锻压得到内星轮锻件。
将制作内星轮的凹模放置于锻压机压杆的下方，坯料放置于凹模中，并将与所述凹模匹配的凸模置于坯料的上方，利用锻压机的压杆不断的冲压凸模，从而可以对坯料进行锻压，得到内星轮锻件。
S105，对所述内星轮锻件进行热处理。
可以使用GST-1080网带式托辊型连续正火炉进行热处理。热处理完成后可以将内星轮输送至履带式抛丸机内，可以去除内星轮表面的毛刺，最后可以利用游标卡尺对内星轮进行终检，合格后可以进行入库。
进一步的，在热处理之前可以进行沙冷，以降低锻件的温度。在具体实施中，沙冷中的颗粒可以包括蒙脱石颗粒和氯酸盐颗粒，蒙脱石颗粒具有较强的吸水能力，利用蒙脱石颗粒可以增大沙坑的水分含量；氯酸盐颗粒遇到高温的锻件后会进行微小的爆裂，进而可以将锻件表层高温氧化的二氧化铁打落下来，以便于后面热处理操作。
采用上述实施例的锻造工艺，先对原料进行检验，检验合格后，将原料放入加热炉中加热，加热过程中向加热炉内通入保护气体，保护气体可以包括氮气、氩气以及氦气，从而可以减少原料在加热过程中发生氧化。当加热得到坯料后，对坯料表面喷覆保护涂层，保护涂层可以包括水、玻璃陶瓷涂液、硅酸盐改性溶液以及氧化硼溶液的混合液，从而可以在坯料的表面形成一层致密的膜层，有利于减少坯料发生二次氧化，因而可以提高锻件的表面质量和尺寸精度。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S101，将原料放入加热炉中加热；
S102，在加热过程中向所述加热炉通入保护气体，出炉得到坯料；
S103，对所述坯料涂覆保护涂层；
S104，对所述坯料进行锻压得到内星轮锻件；
S105，对所述内星轮锻件进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：所述保护气体包括氮气、氩气以及氦气。
3.根据权利要求3所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：所述氮气占比所述保护气体的体积份数为40-60份，所述氩气占比所述保护气体的体积份数为20-30份，所述氦气占比所述保护气体的体积份数为10-20份。
4.根据权利要求1所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：所述加热炉内的气压大于外部气压。
5.根据权利要求1所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：所述保护涂层包括水、玻璃陶瓷涂液、硅酸盐改性溶液以及氧化硼溶液。
6.根据权利要求6所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：所述水、所述玻璃陶瓷涂液、所述硅酸盐改性溶液、所述氧化硼溶液的体积份数分别为：水60-70份，玻璃陶瓷涂液8-16份，硅酸盐改性溶液10-20份，氧化硼溶液5-10份。
7.根据权利要求6所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：所述保护涂层内还保护黏结剂。
8.根据权利要求1所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：所述加热炉为电热炉。
9.根据权利要求1所述的一种高强度内星轮锻造工艺，其特征在于：利用喷雾器对所述坯料喷涂所述保护涂层。
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