[发明专利]三辊横轧轻型汽车半轴套管的方法

说明书

本发明属于一种特种轧制技术，特别是轻型汽车半轴套管的横轧工艺方法。

汽车后桥半轴套管是汽车后桥总成上的主要结构件之一，它是一个带法兰的变径变断面的阶梯管，在汽车后桥部位垂直承受动变截荷及扭矩。

本发明作出之前，国内外轻型载重汽车通常使用的套管大多数是整体结构，即法兰与套管锻成一体，称整体套管。相应的加工工艺是：国内采用胎模锻，即以棒料经500T空气锤拔杆、750T空气锤三次冲孔，再由250T曲轴压力机切边，C630车床加工成形，日本丰田汽车厂采用热挤工艺，三菱汽车厂采用锤上模锻。以上的工艺方法最主要的缺点是材料利用率低，国内胎模锻材料利用率只有30～36.8%。同时，生产率低，劳动强度大，质量不稳定，操作不完全。我国六五期间作为重点科研课题研究成功的“130型汽车整体后桥半轴套管温挤工艺”虽然相对提高了材料利用率，但设备投资过大，模具经不住批量生产考验，因而难以推广。

本发明的目的是提供一种材料利用率高，设备投资小，产品质量稳定，生产率高，操作安全的轻型汽车半轴套管的加工工艺。

本发明的工艺方法是这样的：采用分体结构的半轴套管，其中法兰盘以摩擦压力机按常规工艺闭口模锻成型，而套管部分采用特制的三辊横轧机横轧成型，然后将两部分焊接成成品。

主要工序是：备坯;选用与半轴套管大端尺寸相当的管材;加热：1150～1200℃;轧制：在三辊横轧机上一次成型;收径校正：在摩擦压力机上对小端校正至要求的尺寸;焊接：将法兰与半轴套管焊为一体。

所用的横轧机为专利申请号为87203484.4的专用三辊横轧机，轧辊材料为5CrMnMo，并进行碳氮共渗复合热处理，硬度为HRC48～52。轧辊直径按热轧件尺寸确定Di＝376-φi（其中Di为轧辊各断面直径，φi为热轧件各断面直径），三个轧辊之间形成的辊型与工件形状相适应。轧辊的工作角度是重要工艺参数，即轧辊台肩对轧制中心线的倾斜角，角度愈大，横轧轴向分力增加，过大会造成金属堆积，经试验以30～35°为宜;进给比对轧件尺寸精度、壁厚及内孔孔径有明显影响，进给比愈大，套管变形部分内孔径减小，而壁厚增加，经试验选用6～8毫米/转为宜;芯模穿过管坯，芯模的小端已越过管坯变形端，套管的内径和外圆是同步轧制的，内径形状主要还是靠轧辊外形保证的，仅芯模的前端与套管内孔直接接触，承受较大压力，因而要求芯模材料为5CrMnMo热处理硬度为HRC48～52。

加工中借助芯模将管坯送进三个轧辊形成的辊型中，管坯在轧辊摩擦作用下，在轴向运动的同时作回转运动，管坯后端尺寸不变，前端沿轴向伸长，内外径同时变小，过渡部分外表面靠轧辊台肩造成的阻力积聚金属，使管壁变厚，内表面同时成型。轧制出来的工件随芯模退出轧辊，其小端略大于要求的尺寸，再经收经校正后合格。

本发明的工艺方法也适于加工其它单向阶梯状变断面管类零件。

已知特轧技术分为纵轧、斜轧、横轧，而横轧又包括楔横轧和仿形横轧。这两种横轧对管材二次加工中积聚金属能力较差。本发明所涉及的固定式三型辊横轧技术，已成为横轧的一个新领域。使用本发明的工艺方法彻底改变了以胎模锻加工汽车后桥半轴套管的状况，与现有技术相比，其优点是：

1、产品质量好：金相组织均匀致密，金属纤维连续，机械性能提高，且尺寸精度高，表面光滑，无裂纹。

2、材料利用率高，每单件较胎模锻节约钢材5.56公斤，材料利用率提高15.4%。

3、生产率高，每件轧制时间为16秒，加上辅助时间，只需1.5分钟，每小时可生产40件，较胎模锻生产率提高2～3倍。

4、投资低，只需一台专用横轧机，设备费用仅为温挤工艺设备费的十分之一，因此，易于推广。

5、减轻工人体力劳动，对技术水平要求不高，且无振动、无噪音、无公害，操作安全。

6、经济效益好，由于节约材料，成本降低34.8%，还节约能源约40%，按设备年生产能力计算，较胎模锻可节约钢材799.6吨，节约柴油733吨，并节约工时及其它，总计年效益为313.2万元。

本发明的细节由以下实施例及附图给出：

图1是套管横轧纵向示意图，1为轧辊，2为芯模，3为工件。

图2是套管横轧横向示意图。

图3是套管轧件图。