[发明专利]一种高强度三叉万向节的温挤压成形工艺及模具

说明书

技术领域

本发明属于一种高效加工三叉万向节的温挤压成形工艺及模具，尤其可以提高此种带内花键的三叉万向节的加工效率，涉及万向节零件的温挤压金属成形工艺。

背景技术

目前，常用的球形轴三叉万向节和圆柱轴三叉万向节大部分都是采用热模锻成形工艺，其热锻件加工精度低，同时锻件合模线上存在飞边或毛刺，表面因氧化而粗糙，成形过程中金属流线分布不均或出现乱流、回流等现象，因而生产制造成本高。随着机械工业的发展和国际竞争的日趋激烈，对万向节产品力学性能的提高和加工制造成本的降低提出了更高的要求，尤其对加工效率提出了更高的要求。因此，万向节的挤压和锻造成形技术得到了重视和发展。

温挤压是近年来国内外发展较快的介于冷挤压与热挤压之间的一种零件精密成形工艺。温挤压节约能源、节约材料、生产率高，零件的强度高、重量轻、刚性好。温挤压适用于对常温成形时变形抗力高、塑性差、加工硬化激烈且又很难成形的高强度金属及耐蚀、耐热钢、不锈钢、铁合金钢及含铬量高的钢等材料的加工，更适合于形状复杂的非轴对称异形零件的成形，在汽车、拖拉机、发动机、军工以及航空航天等领域已成了一种不可替代的成形方法。 因此，希望有一种高效加工三叉万向节的成形方法可以克服或减轻现有热模锻成型技术的上述缺陷。

发明专利申请号为2014102017647的专利提供一种万向节温锻件精成形工艺，获得的锻件与现有技术相比，产品的尺寸精度一致性高，合格率高，但是不能提高万向节的加工效率。发明专利申请号为2011102386633的专利采用热-冷联合成形方法，保证了工件的组织与产品精度，材料利用率高，但是该发明较热成形和温成形相比，工艺流程长，也不能提高万向节的加工效率。为了提高万向节的加工效率，本发明提出了一种高效加工三叉万向节的温挤压成形工艺及模具技术，尤其可以提高此种带内花键的三叉万向节的加工效率和零件力学性能，涉及万向节零件的温挤压金属成形工艺。本发明能够克服或减轻现有热模锻成形技术出现的加工精度低，锻件合模线上存在飞边或毛刺，锻件因高温发生晶粒长大、甚至表面因为氧化而变得粗糙，成形过程中金属流线分布不均或出现乱流、回流等现象，获得的锻件成品率低，同时因为是单件生产，生产效率低，从而导致万向节的生产成本高的缺点。

发明内容

本发明的目在于克服现有加工生产方法的弊端，提供一种生产工序少，加工工艺流程短，精度高，力学性能好，加工效率比单件锻压成形方法更高的带内花键的三叉万向节温挤压成形工艺及模具技术，首先通过剧烈塑性变形技术获得纳米高强度坯料，然后通过一次挤压成形长条状三叉截面长轴类毛坯件，避免多次挤压，提供一种加工高强度40Cr三叉万向节的工艺及模具技术。

本发明专利的技术方案是：本发明是一种高强度三叉万向节的温挤压成形工艺及模具，其工艺步骤为：（一）下料制坯；（二）坯料剧烈塑性变形晶粒纳米化；（三）坯料加热、润滑及模具预热处理；（四）连续温挤压成形的带内花键的三叉万向节横截面的型材毛坯件；（五）线切割成形多件三叉万向节半成品件；（六）将半成品件进行切削加工成成品件，具体工艺步骤如下：

第一步下料制坯：（1）剥皮加工，对钢材进行剥皮加工，去除材料表面的氧化皮及表面沟槽裂纹等；（2）根据产品的形状、尺寸，以及材料的可塑性等特征制坯；

第二步：由于等通道转角挤压具有不改变坯料几何形状而能有效细化晶粒，将给定尺寸的圆柱形状40Cr钢棒通过径向-等通道转角挤压剧烈塑性变形晶粒细化获得40Cr纳米高强度钢棒坯料。

第三步坯料加热、润滑及模具预热处理：（1）将40Cr毛坯进行酸洗处理，（2）在毛坯表面涂抹润滑剂，（3）先将40Cr毛坯预热至160℃左右，然后放入真空热处理炉中加热，并在10s内使其温度加热到700℃，（4）将模具预热至200℃；

第四步连续温挤压成形40Cr带内花键的三叉万向节横截面的型材毛坯件：将经过处理的坯料放入模具中，一次连续温挤压成形40Cr三叉万向节截面长轴类毛坯件。该长轴类40Cr毛坯件的特征在于：一是连续温挤压是通过挤压能过获得连续成形过程，40Cr毛坯件是一次温挤压成形长条状三叉万向节截面毛坯件，避免多次挤压，如果坯料足够多能获得无限长的三叉万向节截面长轴类毛坯件，提高加工效率；

连续温挤压成形40Cr三叉万向节毛坯件的设备在垂直挤是压机上连续挤压成形长三叉万向节截面长轴类毛坯件。

第五步线切割成形多件带内花键的三叉万向节成品件：将连续温挤压成形具有三叉万向节横截面的长尺寸型材毛坯件，根据最终产品的尺寸要求采用线切割的方法加工成多件40Cr半成品件；