CN112498476B - 改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及转向节技术领域，尤其涉及一种改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，将圆钢经过加热、镦粗、挤压、预锻、终锻得到锻件毛坯，预锻时，转向节的杆部与盘部交接处设置有过渡圆弧，所述过渡圆弧形成绕杆部轴线的环形面，该环形面靠近转向节长耳的一侧过渡圆弧的半径为R1，所述R1为固定值，该环形面靠近转向节短耳的一侧过渡圆弧的半径为R2，以转向节的杆部轴线和主销孔轴线所在的平面为基准面，所述R2随偏离该基准面的角度均匀减少至R1，本发明可以有利于杆部充型，减少转向节杆部成形过程中内部金属流线的剪切损伤，避免因此导致杆部机械性能降低；可以使得杆部分料均匀，流线两边分布较均匀对称；改善转向节杆部与盘部交接处的应力分布。

Description

改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法
技术领域
本发明涉及转向节技术领域，特别是涉及一种改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法。
背景技术
转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。转向节包括杆部、盘部和耳部(长耳和短耳)，其中长耳和短耳设置有同轴的主销孔。
转向节一般使用圆钢锻造成锻件毛坯，然后再经过热处理、机加得到成品。由于转向节使用中承受的载荷较大，且载荷的大小、方向随路况、车速发生变化，因此对转向节的机械性能要求较高，其中可以使用杆部的伸长率和收缩率一定程度上体现转向节机械性能，目前尚没有公开的现有技术对该指标进行检测并积极改善该指标。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种检测转向节杆部伸长率和收缩率的方法，并且改善转向节杆部伸长率和收缩率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测转向节杆部伸长率和收缩率的方法，使用加工后的转向节成品，取杆部内轴颈至外轴颈的部分，以杆部轴线和主销孔轴线所在的平面为基准，在该平面上取两根试棒，其中一根靠近长耳一侧，另一根靠近短耳一侧，试棒的形状为圆棒，总长为150mm，两端长度为40mm的部分直径为16mm，中部直径为10mm，试棒相对杆部轴线的倾角为7°，从试棒靠近盘部的一端沿杆部轴线82mm处，试棒中心距离转向节表面的距离为12.5mm。经过加工得到两根试棒，将两根试棒分别进行拉伸试验。采用该方法进行试验，以经过机加后的转向节成品进行取样得到试棒，可以很好的反映转向节杆部的机械性能。传统锻件力学性能取样依据国标规定是从锻件毛坯取样，试棒中心距离锻件表面12.5mm，考虑转向节锻件杆部单边3mm的加工余量，实际力学性能取样位置为距离成品表面9.5mm，检测值反应的是成品表层到9.5mm范围内的力学性能情况。本方案直接以成品状态取样，力学性能反应的是成品表层至12.5mm范围内的力学性能，相对于传统检测方法，对转向节锻件的淬透性提出了更高的要求，能更好的提升转向节锻件的产品质量。
对于上述检测方法，试棒的伸长率≥12、收缩率≥50，则符合产品要求。
对于试棒伸长率、收缩率不达标的转向节，则应优化锻造工艺以改善该指标。本发明提供一种改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法。即：将圆钢经过加热、镦粗、挤压、预锻、终锻得到锻件毛坯，挤压时，挤压上模设置有挤压包，所述挤压包向下挤压坯料中部，坯料一侧沿挤压方向流动形成杆部雏形，坯料另一侧沿挤压包的两侧反向流动形成耳部雏形，预锻时，转向节的杆部与盘部交接处设置有过渡圆弧，所述过渡圆弧形成绕杆部轴线的环形面，该环形面靠近转向节长耳的一侧过渡圆弧的半径为R1，所述R1为固定值，该环形面靠近转向节短耳的一侧过渡圆弧的半径为R2，以转向节的杆部轴线和主销孔轴线所在的平面为基准面，所述R2随偏离该基准面的角度均匀减少至R1。
优选的，该挤压包的位置为从杆部轴线向转向节短耳方向偏移距离D，使得终锻后的转向节杆部的金属流线沿杆部轴线对称。
优选的，所述挤压包的下底面为斜面，该斜面靠近转向节长耳的一侧低于靠近转向节短耳的一侧。
优选的，所述斜面相对水平面倾斜的角度为5°。
优选的，所述斜面靠近转向节长耳的一侧边缘设置有半径为20mm的倒角，该斜面靠近转向节短耳的一侧边缘设置有半径为12.5mm的倒角。
优选的，所述偏移距离D为12mm。
优选的，镦粗时将棒料沿轴向整体镦粗。
优选的，所述R1为35mm，位于基准面时所述R2为60mm。
本发明的有益效果是：本申请提供了一种改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，首先，通过该方法可以有利于杆部充型，减少转向节杆部成形过程中内部金属流线的剪切损伤，避免因此导致杆部机械性能降低。
其次，通过该方法可以使得杆部分料均匀，流线两边分布较均匀对称，避免杆部长耳一侧流线较宽、短耳一侧流线较窄、短耳一侧锻造后有疏松缺陷，确保杆部两边的伸长率和收缩率均能符合要求。
第三，通过该方法改善了锻造过程中转向节杆部与盘部交接处的应力分布，避免锻造模具对应该交接处朝向短耳的一侧磨损较大、寿命较短，从而提高了锻造模具的使用寿命。
附图说明
图1是改进前转向节杆部的金属流线照片。
图2是使用本发明的方法加工的转向节杆部的金属流线照片。
图3是本发明的转向节及试棒的结构示意图。
图4是本发明预锻后得到的锻件毛坯的结构示意图。
图5是图4沿杆部轴线和主销孔轴线所在的平面的剖面示意图。
图6是本发明挤压后得到的锻造毛坯的结构示意图。
图7是图6的俯视图。
图8是本发明模拟的锻造过程中镦粗前圆形棒料的图片。
图9是本发明模拟的锻造过程中镦粗后毛坯的图片。
图10是本发明模拟的锻造过程中预锻后毛坯的图片。
图11是本发明模拟的锻造过程中终锻后毛坯的图片。
附图标记说明：
1——杆部 2——盘部
3——长耳 4——短耳
5——试棒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。
本实施例加工的转向节为采埃孚144转向节，其结构如图3所示。转向节杆部伸长率和收缩率的测试方法按照前文所述的检测方法进行，试棒5的形状和位置如图3所示。按照原有技术加工得到的转向节，采用上述检测方法进行检测，靠近长耳3一侧的试棒5可以满足要求，靠近短耳4一侧的试棒5不满足要求。因此本实施例通过下述方法对其进行改善。
具体为，将圆钢经过加热、镦粗、挤压、预锻、终锻得到锻件毛坯，挤压时，挤压上模和挤压下模形成挤压型腔，其中挤压上模设置有挤压包，所述挤压包向下挤压坯料中部，坯料一侧沿挤压方向流动形成杆部雏形，坯料另一侧沿挤压包的两侧反向流动形成耳部雏形，杆部雏形和耳部雏形之间的部分为盘部雏形，之后杆部雏形、耳部雏形、盘部雏形分别经过预锻、终锻后形成杆部1、耳部、盘部2。
由于盘部2和杆部1之间需要金属流动，在挤压、预锻和终锻三个环节，杆部1与盘部2交接处均设置有过渡圆弧，且该圆弧越来越小。对于预锻环节，所述过渡圆弧形成绕杆部轴线的环形面，该环形面靠近转向节长耳3的一侧过渡圆弧的半径为一固定值，本实施例中取35mm。该环形面靠近转向节短耳4的一侧过渡圆弧的半径为R2，R2是一个变化值，以转向节的杆部轴线和主销孔轴线所在的平面为基准面，所述R2随偏离该基准面的角度均匀减少至R1，如图4、图5所示，本实施例中R2从60mm逐渐减小至35mm，偏离45°处R2为47.5mm。
进一步的，该挤压包的位置为从杆部轴线向转向节短耳4方向偏移距离D，本实施例中偏离距离为12mm，使得终锻后的转向节杆部1的金属流线沿杆部轴线对称。我公司原有技术中该挤压包的位置是位于杆部轴线上，该方案依据以往经验，有利于挤压包处的金属直接向下流动形成杆部1，即挤压包与杆部1没有错位，但是经研究发现，该方案会导致靠近短耳4的一侧内应力过大，杆部1金属流线分布不对称，如图1所示，导致靠近短耳4一侧机械性能较差。采用本实施例的方案后，杆部1的金属流线分布如图2所示，长耳3一侧和短耳4一侧相对对称，本申请所述的对称，是指两侧的金属流线宽度大致一致、流线的方向和疏密程度大致一致。
进一步的，如图6所示，挤压后锻件毛坯的中部是由挤压包挤压成型，该处结构体现了挤压包的形状(底部为圆形)，可以看出，所述挤压包的下底面为斜面，斜面相对水平面倾斜的角度为5°，该斜面靠近转向节长耳3的一侧低于靠近转向节短耳4的一侧。
进一步的，所述斜面靠近转向节长耳3的一侧边缘设置有半径为20mm的倒角，该斜面靠近转向节短耳4的一侧边缘设置有半径为12.5mm的倒角。
本实施例使用deform锻造模拟软件模拟了锻造过程。如图8-11所示，首先将圆形棒料沿轴向整体镦粗，然后经过挤压、预锻和终锻，在终锻时，锻件杆部1和盘部2的过渡圆弧为半径为10mm。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，将圆钢经过加热、镦粗、挤压、预锻、终锻得到锻件毛坯，挤压时，挤压上模设置有挤压包，所述挤压包向下挤压坯料中部，坯料一侧沿挤压方向流动形成杆部雏形，坯料另一侧沿挤压包的两侧反向流动形成耳部雏形，预锻时，转向节的杆部与盘部交接处设置有过渡圆弧，其特征在于：所述过渡圆弧形成绕杆部轴线的环形面，该环形面靠近转向节长耳的一侧过渡圆弧的半径为R1，所述R1为固定值，该环形面靠近转向节短耳的一侧过渡圆弧的半径为R2，以转向节的杆部轴线和主销孔轴线所在的平面为基准面，所述R2随偏离该基准面的角度均匀减少至R1。
2.根据权利要求1所述的改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，其特征在于：该挤压包的位置为从杆部轴线向转向节短耳方向偏移距离D，使得终锻后的转向节杆部的金属流线沿杆部轴线对称。
3.根据权利要求2所述的改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，其特征在于：所述挤压包的下底面为斜面，该斜面靠近转向节长耳的一侧低于靠近转向节短耳的一侧。
4.根据权利要求3所述的改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，其特征在于：所述斜面相对水平面倾斜的角度为5°。
5.根据权利要求3所述的改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，其特征在于：所述斜面靠近转向节长耳的一侧边缘设置有半径为20mm的倒角，该斜面靠近转向节短耳的一侧边缘设置有半径为12.5mm的倒角。
6.根据权利要求2所述的改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，其特征在于：所述偏移距离D为12mm。
7.根据权利要求1所述的改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，其特征在于：镦粗时将棒料沿轴向整体镦粗。
8.根据权利要求1所述的改善转向节杆部伸长率和收缩率的方法，其特征在于：所述R1为35mm，位于基准面时所述R2为60mm。
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