CN112192156B - 一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，包括步骤：棒料锯切工序，棒料加热工序，热反挤压制坯工序，热正挤压成型工序，活塞杆坯料调制处理工序，探伤工序，活塞杆坯料一次机加工工序，活塞杆坯料表面处理工序，活塞杆坯料二次机加工工序，该工艺通过对预热后的棒料进行热反挤压制坯、热正挤压成型、调制处理、探伤、一次机加、表面处理、二次机加工获得满足氮气弹簧性能要求的活塞杆，大幅度提高了氮气弹簧活塞杆成品件的机械性能、物理性能以及锻造效果和成品率，结构性更强，增强了活塞杆的抗拉强度和延伸性。

Description

一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺

技术领域

本发明涉及到氮气弹簧生产技术领域，具体涉及一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺。

背景技术

在模具工业中，一直大量使用着弹性元件；这些年来，模具技术和模具制造水平有了很大的发展和提高，工业产品对模具的需求量越来越大，模具朝着精密、复杂、高效、长寿命的方向迅速发展。而氮气弹簧能够提供较大的回程力，具有节约模具空间、简化模具设计与制造、降低模具成本、方便模具调整等优点；它可以作为独立部件，安装在模具中使用，也可以设计成一种氮气弹簧系统，作为模具的一部分，参加工作。因此被氮气弹簧应用于汽车模具，家电模具、电子模具等领域。

目前氮气弹簧活塞杆加工的工艺方式是：活塞杆车削加工→磨削外圆→表面处理(镀铬或QPQ)→抛光。然而，氮气弹簧在长时间高频率使用下，氮气弹簧活塞组件的材料会出现物理特性疲劳，有损坏风险，同时由于缸体内存在的高压气体作用下，更是存在一定的安全隐患。为解决这个安全隐患，有必要针对性的对氮气弹簧活塞进行全新的制造工艺研发。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，能够使得活塞杆的物理机械特性更为优异，结构性更强，增强抗拉强度、具有更好的延伸性，增加了整体的稳定性，提高了安全性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，其关键在于，包括如下步骤：

步骤1：棒料锯切工序，根据氮气弹簧性能要求选择活塞杆基材，并采用数控锯床加工出符合要求的棒料；

步骤2：棒料加热工序，采用加热炉加热棒料，使棒料完全奥氏体化，且加热过程中温度控制在1050～1150摄氏度；

步骤3：热反挤压制坯工序，根据不同规格产品使用相应的挤压模具，对加热后的棒料进行热挤压制坯，且热挤压制坯过程中棒料的温度不低于1050摄氏度，断面收缩率不大于50％；

步骤4：热正挤压成型工序，根据不同规格产品使用相应的热拔模具，对热挤压制坯制成的毛坯进行热拔成型，加工成型活塞杆的杆部和挂台，且热拔成型过程中毛坯的温度不低于900摄氏度，断面收缩率不大于45％；

步骤5：活塞杆坯料调制处理工序，对热正挤压成型后的活塞杆坯料进行热处理，以达到氮气弹簧要求的综合机械性能指标；

步骤6：探伤工序，对调制处理后的活塞杆坯料进行探伤，筛选出合格的坯料；

步骤7：活塞杆坯料一次机加工工序，对筛选出的合格坯料进行粗车、精车、攻钻维修螺纹孔、粗磨加工；

步骤8：活塞杆坯料表面处理工序，对一次机加工后的缸体坯料进行表面处理；

步骤9：活塞杆坯料二次机加工工序，对表面处理后的活塞杆坯料进行二次机加工，直至满足尺寸及性能要求。

进一步的，步骤1中所述缸体基材采用满足抗拉强度≧980MPa,屈服强度≧835MPa，冲击功≧71AKV的合金结构钢。

进一步的，步骤1中锯切后的棒料重量不小于成品零件重量的120％，并预留损耗。

进一步的，步骤2所述加热炉采用中频感应式连续加热炉。

进一步的，步骤3中所述热反挤压制坯工序的具体步骤如下：

步骤3.1：准备过程，选用压力不小于500吨的第一压机，并将与产品规格对应的挤压模具安装在该第一压机上；

步骤3.2：快降过程，控制第一压机的上模冲头快速接近待热挤压的棒料；

步骤3.3：压制过程，控制第一压机的上模冲头缓慢接近待热挤压的棒料并对棒料进行热挤压制坯，并在热挤压制坯过程中将上模冲头的速度控制为10mm/s～25mm/s；

步骤3.4：快速回程过程，控制第一压机的上模冲头快速返回至初始位置；

步骤3.5：下料过程，将压制成型的毛坯工件顶出到预定位置，并通过机械手转移至下一工序。

进一步的，步骤4中所述热正挤压成型工序的具体步骤如下：

步骤4.1：准备过程，选用压力不小于500吨的第二压机，并将与产品规格对应的热拔模具安装在该第二压机上，且控制进入的毛坯的温度不低于900摄氏度；

步骤4.2：快降过程，使第二压机的上模冲头快速接近待热拔成型的毛坯；

步骤4.3：压制过程，控制第二压机的上模冲头缓慢接近待热拔成型的毛坯并对毛坯进行热拔压制，在热拔压制过程中控制上模冲头的速度为50mm/s～80mm/s；

步骤4.4：回程过程，控制第二压机的上模冲头快速回程至初始位置；

步骤4.5：出料过程，将成型工件顶出到预定位置，并通过机械手转移至下一工序。

进一步的，步骤5中活塞杆坯料调制处理工序的热处理规范为：淬火940℃，油冷；回火640℃，油冷。

进一步的，步骤8中活塞杆坯料表面处理工序包括表面氮化处理过程、氧化发黑过程、QPQ盐浴复合处理过程。

进一步的，步骤9所述活塞杆坯料二次机加工工序包括：精磨过程、研磨抛光过程、检测过程与表面防锈处理过程。

本发明的显著效果是：

本工艺通过对预热后的棒料进行热反挤压制坯、热正挤压成型、调制处理、探伤、一次机加、表面处理、二次机加工获得满足氮气弹簧性能要求的活塞杆，大幅度提高了氮气弹簧活塞杆成品件的机械性能、物理性能以及锻造效果和成品率，结构性更强，增强了活塞杆的抗拉强度和延伸性；

然后，通过热反挤压制坯、热正挤压成型等工序实现了结构复杂的氮气弹簧活塞杆的粗坯成型，使得活塞杆的整体稳定性和在使用过程中的安全性大幅提高；

最后，简化了现有氮气弹簧活塞杆的工艺步骤，大大节省了费用、时间与人力，提高了生产制造中的安全性与工作效率。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，具体步骤如下步骤：

步骤1：棒料锯切工序

根据氮气弹簧性能要求，选择满足GB/T3077-2015标准的抗拉强度≧980MPa,屈服强度≧835MPa，冲击功≧71AKV的合金结构钢(如40CrMo、20CrMo等)作为活塞杆基材，并采用数控锯床加工出符合要求的棒料，并按最终成品零件重量的120％下料，重量公差±0.5Kg，预留加热烧损、平底、切除口部飞边等损耗；

步骤2：棒料加热工序

采用中频感应式连续加热炉加热棒料，使棒料完全奥氏体化，且加热过程中温度控制在1050～1150摄氏度；

这一工序的目的在于棒料加热到一个合适的温度，使棒料完全奥氏体化，使得棒料具有良好的塑性。

步骤3：热反挤压制坯工序

根据不同规格产品使用相应的挤压模具，采用挤压液压机对加热后的棒料进行热挤压制坯，断面收缩率不大于50％；在此工序中，工件处于高温状态，在工件温度降低到1050摄氏度前需要进入下一工序，具体步骤如下：

步骤3.1：准备过程，选用压力不小于500吨的第一压机(挤压液压机)，并将与产品规格对应的挤压模具安装在该第一压机上；

步骤3.2：快降过程，控制第一压机的上模冲头快速接近待热挤压的棒料，以加快效率；

步骤3.3：压制过程，控制第一压机的上模冲头缓慢接近待热挤压的棒料并对棒料进行热挤压制坯，并在热挤压制坯过程中将上模冲头的速度控制为10mm/s～25mm/s，以保证工件的变形时间；

步骤3.4：快速回程过程，控制第一压机的上模冲头快速返回至初始位置，以有效减小一个工作周期时间，提高工作效率；

步骤3.5：下料过程，由专业机构将成型工件顶出到预定位置，通过机械手快速取件，转移至下一工序。

步骤4：热正挤压成型工序

根据不同规格产品使用相应的热拔模具，采用挤压液压机对热挤压制坯制成的毛坯进行热拔成型，加工成型活塞杆的杆部和挂台，且热拔成型过程中工件处于高温状态，毛坯的温度不低于900摄氏度，在工件温度降低到900°前需要进入下一工序，断面收缩率不大于45％；具体步骤如下：

步骤4.1：准备过程，选用压力不小于500吨的第二压机(挤压液压机)，并将与产品规格对应的热拔模具安装在该第二压机上，且控制进入的毛坯的温度不低于900摄氏度；

步骤4.2：快降过程，使第二压机的上模冲头快速接近待热拔成型的毛坯；

步骤4.3：压制过程，控制第二压机的上模冲头缓慢接近待热拔成型的毛坯并对毛坯进行热拔压制，在热拔压制过程中控制上模冲头的速度为50mm/s～80mm/s，以保证工件的变形时间；

步骤4.4：回程过程，控制第二压机的上模冲头快速回程至初始位置，以有效减小一个工作周期时间，提高工作效率；

步骤4.5：出料过程，由专业机构将成型工件顶出到预定位置，并通过机械手取件，转移至下一工序。

步骤5：活塞杆坯料调制处理工序

对热正挤压成型后的活塞杆坯料进行热处理，淬火940℃，油冷，回火640℃，油冷。回火温度按照工件强度要求，以达到氮气弹簧要求的综合机械性能指标；

步骤6：探伤工序

对调制处理后的活塞杆坯料进行探伤，筛选出合格的坯料；

步骤7：活塞杆坯料一次机加工工序

对筛选出的合格坯料进行粗车、精车、攻钻维修螺纹孔、粗磨加工，其粗磨加工需预留氮化加工余量；

步骤8：活塞杆坯料表面处理工序

对一次机加工后的缸体坯料进行表面处理，所述表面处理包括表面氮化处理过程、氧化发黑过程、QPQ盐浴复合处理过程；

步骤9：活塞杆坯料二次机加工工序

对表面处理后的活塞杆坯料进行二次机加工，直至满足尺寸及性能要求。

优选的，所述活塞杆坯料二次机加工工序包括：精磨过程、研磨抛光过程、检测过程与表面防锈处理过程。

本实施例通过对预热后的棒料进行热反挤压制坯、热正挤压成型、调制处理、探伤、一次机加、表面处理、二次机加工获得满足氮气弹簧性能要求的活塞杆，大幅度提高了氮气弹簧活塞杆成品件的机械性能、物理性能以及锻造效果和成品率，结构性更强，增强了活塞杆的抗拉强度和延伸性；然后，通过热反挤压制坯、热正挤压成型等工序实现了结构复杂的氮气弹簧活塞杆的粗坯成型，使得活塞杆的整体稳定性和在使用过程中的安全性大幅提高。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：棒料锯切工序，根据氮气弹簧性能要求选择活塞杆基材，并采用数控锯床加工出符合要求的棒料；

步骤1中所述活塞杆 基材采用满足抗拉强度≧980MPa、屈服强度≧835MPa，冲击功≧71AKV的合金结构钢；

步骤2：棒料加热工序，采用加热炉加热棒料，使棒料完全奥氏体化，且加热过程中温度控制在1050~1150摄氏度；

步骤3：热反挤压制坯工序，根据不同规格产品使用相应的挤压模具，对加热后的棒料进行热挤压制坯，且热挤压制坯过程中棒料的温度不低于1050摄氏度，断面收缩率不大于50%；

步骤4：热正挤压成型工序，根据不同规格产品使用相应的热拔模具，对热挤压制坯制成的毛坯进行热拔成型，加工成型活塞杆的杆部和挂台，且热拔成型过程中毛坯的温度不低于900摄氏度，断面收缩率不大于45%；

步骤5：活塞杆坯料调制处理工序，对热正挤压成型后的活塞杆坯料进行热处理，以达到氮气弹簧要求的综合机械性能指标；

步骤6：探伤工序，对调制处理后的活塞杆坯料进行探伤，筛选出合格的坯料；

步骤7：活塞杆坯料一次机加工工序，对筛选出的合格坯料进行粗车、精车、攻钻维修螺纹孔、粗磨加工；

步骤8：活塞杆坯料表面处理工序，对一次机加工后的活塞杆 坯料进行表面处理；

步骤9：活塞杆坯料二次机加工工序，对表面处理后的活塞杆坯料进行二次机加工，直至满足尺寸及性能要求；

步骤3中所述热反挤压制坯工序的具体步骤如下：

步骤3.1：准备过程，选用压力不小于500吨的第一压机，并将与产品规格对应的挤压模具安装在该第一压机上；

步骤3.2：快降过程，控制第一压机的上模冲头快速接近待热挤压的棒料；

步骤3.3：压制过程，控制第一压机的上模冲头缓慢接近待热挤压的棒料并对棒料进行热挤压制坯，并在热挤压制坯过程中将上模冲头的速度控制为10mm/s~25mm/s；

步骤3.4：快速回程过程，控制第一压机的上模冲头快速返回至初始位置；

步骤3.5：下料过程，将压制成型的毛坯工件顶出到预定位置，并通过机械手转移至下一工序；

步骤4中所述热正挤压成型工序的具体步骤如下：

步骤4.1：准备过程，选用压力不小于500吨的第二压机，并将与产品规格对应的热拔模具安装在该第二压机上，且控制进入的毛坯的温度不低于900摄氏度；

步骤4.2：快降过程，使第二压机的上模冲头快速接近待热拔成型的毛坯；

步骤4.3：压制过程，控制第二压机的上模冲头缓慢接近待热拔成型的毛坯并对毛坯进行热拔压制，在热拔压制过程中控制上模冲头的速度为50mm/s~80mm/s；

步骤4.4：回程过程，控制第二压机的上模冲头快速回程至初始位置；

步骤4.5：出料过程，将成型工件顶出到预定位置，并通过机械手转移至下一工序；

步骤5中活塞杆坯料调制处理工序的热处理规范为：淬火940℃，油冷；回火640℃，油冷；

步骤8中活塞杆坯料表面处理工序包括表面氮化处理过程、氧化发黑过程、QPQ盐浴复合处理过程。

2.根据权利要求1所述的高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，其特征在于：步骤1中锯切后的棒料重量不小于成品零件重量的120%，并预留损耗。

3.根据权利要求1所述的高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，其特征在于：步骤2所述加热炉采用中频感应式连续加热炉。

4.根据权利要求1所述的高安全性氮气弹簧活塞杆的制造工艺，其特征在于：步骤9所述活塞杆坯料二次机加工工序包括：精磨过程与研磨抛光过程。

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