[发明专利]汽车半轴摩擦焊拼合的方法及装置

说明书

本发明涉及一种汽车半轴采用摩擦焊制造的方法及装置。

汽车半轴的结构特点是法兰盘直径与轴杆直径比一般在五倍以上。目前，制造车用半轴采取整体模煅、自由煅及闪光电阻对焊制造半轴坯料。前者加工设备投资大、利用率低;后两者劳动强度大、工效低、能耗大、质量难控制、成品率低。

本发明的目的在于将整体半轴分为两段预制后，利用专门设计的装置，在摩擦焊机上对焊成整体半轴坯料，再经热处理及精加工制成半轴成品。

本发明的内容如下：

1、加工坯料的准备：

在半轴（图1）设计图上选择配合关系（A、B）、安全断面（C）以外的部位作摩擦焊接位置，将轴分成半轴法兰盘部9和半轴轴杆部10两段。按半轴法兰盘9设计尺寸的要求，选用圆钢模锻成型，正火处理后，按图粗车，两端面必须平行，大端面打好中心顶针孔，备用。

按半轴轴杆部10设计尺寸的要求，选用合适的圆钢，两端面进行粗车，一端面打好中心顶针孔，备用。

2、半轴摩擦焊接通用夹具（图2）及其安装：

锥套5用6只螺钉和半圆平头键3与焊机主轴卡盘12相联结;

弹簧1左端内孔插在焊机床头箱水平主轴内孔凸缘上，右端装在弹簧2左侧内孔中;

弹簧夹头6插入锥套5内，其左端内孔套在弹簧座2的凸缘上;

压盖7用6只螺钉与锥套5联结，并将弹簧夹头6控制在锥套7内。夹具安装完毕。

3、摩擦焊工艺流程：

将坯料9的法兰盘安插在弹簧夹头6的端内孔中;焊机的液压虎钳卡瓦11夹紧坯料10，令其向左位移，使坯料10的左端顶住坯料9的右端，调整两坯料的轴线位置，两工件的不同轴度不大于0.16mm;

液压系统通过液压虎钳卡瓦11对坯料10施加向左的轴向推力P，该推力P传递至坯料9，继续传递至弹簧夹头6、弹簧座2、最终对弹簧1进行压缩;该推力P同时使弹簧夹头6的锥面在沿锥套5的内锥面沿轴线方向向左位移过程中，将坯料9的法兰盘夹紧;

令焊机主轴带动法兰盘坯料9旋转至额定转速（800r/min）时，同时施加轴向压强P1＝18-22MPa、时间t1＝8-11s为顶摩擦工序，以去除接触工件表面油污、杂质，使摩擦表面平整、接触好;轴向压强P2＝75-85MPa、时间t2＝13-17s为主摩擦工序，当摩擦面温度达1100-1200℃时，主轴刹车停止旋转，同时进行顶锻加压，轴向压强P3＝165-175MPa，保压时间t3＝9-11s，两工件接触面塑性变形，金属被挤压形成饱满的飞边，对接成整体半轴坯料。焊接工序完毕。撤销轴向压强P3后，弹簧1复位，弹簧夹头6沿轴向右推，松脱对半轴法兰盘的夹紧力，摩擦焊半轴坯料退出焊机。

4、焊后半轴的调质处理：

将摩擦焊半轴坯料置入箱式电炉，温度控制在850-865℃，经50-60min保温出炉，用机油作整体淬火;

淬火后的半轴坯料进行回火处理，回火温度570-590℃，保温时间2h;

调质后硬度为HRC    26-32。

5、机械切削加工：

按图纸对调质后的半轴进行切削加工，轴承、油封部位留磨削量0.2-0.3mm。

6、表面感应淬火处理：

淬硬层厚    4-7mm

淬火硬度    轴杆部硬度    不低于HRC50

花键    表面硬度    不低于HRC40

整根半轴硬度    不大于HRC60

7、摩削工序：

半轴的轴承位、油封位磨削加工至图纸要求尺寸;摩擦焊半轴加工完毕，根据中国汽车质量监督中心《汽车半轴质量检验方法暂行规定》进行验收。

本发明与整体模锻工艺生产半轴比较，不需要大型的锻压设备，投资明显减少;本发明与自由锻工艺生产半轴相比较具有以下优点：

（1）、技术性能优于自由锻整体半轴：摩擦焊拼合半轴和自由锻整体半轴经长春汽车研究所对比检测数据证明，摩擦焊制造的拚合半轴技术性能优于自由锻整体半轴，并超过国家标准。

（2）、节省原材料：

据资料分析摩擦拼合半轴比自由锻整体半轴，按一万辆十铃（JXD-120）汽车所需半轴计算，可节省钢材（40Cr）72t。

（3）、据资料分析制造一万辆五十铃（JXD-120）汽车所需半州计算，摩擦焊拚合半轴比自由锻整体半轴可节省标准煤151·38t。

（4）、采用摩擦焊制造拼合半轴比采用自由锻制造整体半轴的生产效率可提高4-5倍。