高強度汽車傳動軸管材料與軸管制造方法

2023-07-24 15:23:36

專利名稱：高強度汽車傳動軸管材料與軸管制造方法
技術領域：
本發明涉及一種高強度汽車傳動軸管材料與軸管制造方法，用於汽車傳動軸管的 加工領域。
背景技術：
減重節能是目前汽車發展的主題之一，對於載重汽車來說，降低一定的重量，就可 以多載重相應重量的貨物，同時可以減少製造單車所需的原材料消耗。汽車傳動軸的主要損壞形式傳動軸機件的損壞、磨損、變形以及失去動平衡，而機 件的損壞主要表現為十字軸和突緣叉的斷裂，出現軸管屈服和變形的損壞形式較為少見， 這就為通過提高軸管用材料強度來實現減薄和減重提供了可能。在日本專利中查到一篇專利，專利發明人KAWABATAYOSHIKAZU ；SAKATA TAKASHI ； SAKAGUCHI MASAYUKI ；專利號JP2006037205 ；文章題名「METH0D FOR PRODUCING HOLLOW DRIVESHAFT HAVING EXCELLENT FATIGUE RESISTANCE」 ；專利內容本專利主要介紹的是鋼 管的化學成分0. 25到0. 55% C，Si，Mn和Al，其成型後進行調質處理，表面殘餘壓應力大 於216Mpa，最大可達440Mpa，根據需要在化學組成中加入Cr，Mo, W，Ni，Cu，B或Ti，Nb與V 等元素。目前國內通常採用的傳動軸管材料為含碳為0. 10%左右，含錳1. 5%左右的Nb 微合金化熱軋鋼板，屈服強度為360-470MPa，抗拉強度為470_580MPa。根據不同的扭矩輸 出要求，選擇不同的外徑和壁厚，典型的規格有63. 5X2. 5、89X5、90X3、100X4、108X7、 120X6,140X6 等。熱軋鋼板經過以下工序完成制管過程熱軋鋼板-縱剪-帶鋼檢驗-上料-予 開卷-開卷-矯平-剪切對焊(TIG)-活套儲料-直緣成型-高頻焊接-清除外毛刺-空 冷-水冷-定徑-在線超聲探傷-矯直-鋸切-平頭-成品檢驗(壓扁、擴口、水壓等)-包裝。據資料介紹，日本汽車傳動軸用焊接鋼管抗拉強度一般為500N/mm2。住友金屬公 司開發了抗拉強度為700N/mm2的汽車傳動軸用焊接鋼管，最近又成功開發了抗拉強度為 800N/mm2的新產品，其含碳量均在0. 20%左右，錳含量在0. 70-1. 40%之間。德國和瑞典 的汽車傳動軸管採用類似我國的20和20Mn2材料，其抗拉強度為600-750MPa，屈服強度在 500-650MPa。在國家鼓勵減重節能的環境下，充分挖掘汽車零部件的減重和輕量化潛力，是汽 車行業材料技術人員面臨的長期課題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種高強度汽車傳動軸管材料與軸管制造方法，其軸管 採用熱軋鋼板冷成型後高頻焊接而成，通過調整成型、焊接工藝參數以及低倍或金相組織 參數實現質量控制，試製軸管滿足水壓、壓扁及擴口要求；力學性能為RpO. 2 ^ 600MPa,Rm≥700MPa，A5≥13%，，材料強度提高30%以上，可實現減重30%以上。本發明的技術方案是這樣實現的高強度汽車傳動軸管材料，其特徵在於汽車 傳動軸管材料按重量百分比由以下成分組成=C 0. 05-0. 20，Si 0. 05-0. 20，Mn 1. 00-2. 20， P 0-0. 025，S 0-0. 010，Al 0. 015-0. 040，NbO. 01-0. 10，Ti 0. 02-0. 16 ；汽車傳動軸管的 製造方法如下將上述成分的原料進行縱剪後，進入上料機予開卷，當開卷後進行矯平，帶 料連接對焊(TIG)，活套儲料進入直緣成型，並進行高頻焊接，焊接後清除外毛刺再進行 空冷、水冷後定徑並在線超聲探傷，矯直、鋸切、平頭進行成品檢驗後包裝；其特徵在於 直緣成型是採用德國曼內斯曼公司RN120L直緣成型機組包括初成型和精成型；初成型 時用預彎機架一架與排輥成型機完成，精成型機兩架次，擠壓輥為四輥式，定徑機架為三 架次，矯直採用土耳其頭兩架次；工藝參數為翅片一架輥縫2. 8-3. 5mm ；翅片二架輥縫 2. 6-3. 2mm;排輥進口參數高63_87_，開合沘-82_ ；排輥出口參數高130_182_，開合 72-100mm ；感應圈前端距擠壓輥中心線距離132_138mm ；感應線圈參數寬度108_128mm，內 徑118-153mm ;V形開口角3° -5° ；擠壓輥出口尺寸參數水平88_125mm，垂直88_122mm ； 高頻焊接的技術參數為採用挪威EFD400KW固態高頻裝置；額定功率400KW頻率150 250KHZ，具有負載自動匹配功能；輸入功率(KW) 203-238 ；交流電流㈧100-109;頻率 (KHZ) 174-178 ；直流電壓(V) 642-652 ；輸出功率(Kff) 200-225 ；偏移量％ 13-20 ；焊接速度 m/min 20-27。所述的焊縫中心熔合線寬度控制在0.04 0. 19mm範圍內；金屬流線上升角應控 制在45° 80°範圍內，熱影響區寬度控制在壁厚的0.36 0.69倍範圍內。本發明的積極效果是通過合理材料成分和性能的選用，合理軸管制造工藝參數的 調整和制定，實現高強度傳動軸管的製造，並在原設計軸管壁厚的基礎上減薄20%以上。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步的描述實施例1 以下成分按重量百分比 C 0.080 Si 0.12 Mn 1.23 S 0.002 P0. 015 Al 0.039 NbO. 025，Ti 0.08製成Φ120Χ4汽車傳動軸管；其中軸管成型採用德國曼內斯曼公司 RN120L直緣成型機組，包括初成型和精成型，初成型為預彎機架一架加排輥成型機，精成型 機兩架次，擠壓輥為四輥式，定徑機架為三架次，矯直採用土耳其頭兩架。直緣成型機組的 工藝參數為翅片一架輥縫3mm，翅片二架輥縫2. 8mm,排輥進口高85mm，開合30mm ；排輥出 口高180mm，開合74mm，感應圈前端距擠壓輥中心線距離135mm，感應線圈寬度(mm) 125內 徑150 (mm) V形開口角4擠壓輥出口尺寸水平121. 7mm，垂直120. 4mm ； Φ89X 3. 5汽車傳 動軸管直緣成型機組的工藝參數為翅片一架輥縫3. 2mm，翅片二架輥縫3mm，排輥進口高 65mm，開合80mm;排輥出口高132mm，開合98mm，感應圈前端距擠壓輥中心線距離135mm，感 應線圈寬度mmlll，內徑121mm，V形開口角4，擠壓輥出口尺寸水平90. 5mm，垂直88. 7mm強度傳動軸管焊接工藝參數為採用挪威EFD400KW固態高頻裝置。額定功率 400KW頻率150 250KHZ，具有負載自動匹配功能。高頻焊接Φ 120X4的1#和2#汽車傳動軸管時的工藝參數
權利要求
1.高強度汽車傳動軸管材料，其特徵在於汽車傳動軸管材料按重量百分比由以下成 分組成C 0.05-0. 20，Si 0.05-0. 20，Mn 1.00-2. 20，P 0-0. 025, S 0-0. 010，Al 0.015-0.040， NbO. 01-0. 10，Ti 0.02-0. 16 ；
2.根據權利要求1所述的汽車傳動軸管材料，其特徵在於傳動軸管的製造方法如 下將上述成分的原料進行縱剪後，進入上料機予開卷，當開卷後進行矯平，帶料連接對焊 (TIG)，活套儲料進入直緣成型，並進行高頻焊接，焊接後清除外毛刺再進行空冷、水冷後定 徑並在線超聲探傷，矯直、鋸切、平頭進行成品檢驗後包裝；其特徵在於直緣成型是採用 德國曼內斯曼公司RN120L直緣成型機組包括初成型和精成型；初成型時用預彎機架一架 與排輥成型機完成，精成型機兩架次，擠壓輥為四輥式，定徑機架為三架次，矯直採用土耳 其頭兩架次；工藝參數為翅片一架輥縫2. 8-3. 5mm ；翅片二架輥縫2. 6-3. 2mm ；排輥進口 參數高63-87mm，開合^_82mm ；排輥出口參數高130_182mm，開合72_100mm ；感應圈前端 距擠壓輥中心線距離132-138mm ；感應線圈參數寬度108_128_，內徑118_153mm ；V形開 口角3° -5° ；擠壓輥出口尺寸參數水平88-125mm，垂直88-122mm;高頻焊接的技術參數 為採用挪威EFD400KW固態高頻裝置；額定功率400KW頻率150 250KHZ，具有負載自 動匹配功能；輸入功率(KW) 203-238 ；交流電流(A) 100-109 ；頻率(KHZ) 174-178 ；直流電壓 (V) 642-652 ；輸出功率(KW) 200-225 ；偏移量％ 13-20 ；焊接速度m/min 20-27 ；所述的焊縫 中心熔合線寬度控制在0.04 0. 19mm範圍內；金屬流線上升角應控制在45° 80°範圍 內，熱影響區寬度控制在壁厚的0. 36 0. 69倍範圍內。
全文摘要
本發明涉及高強度汽車傳動軸管材料與軸管制造方法，其特徵在於汽車傳動軸管材料按重量百分比由以下成分組成C 0.05-0.20，Si 0.05-0.20，Mn 1.00-2.20，P 0-0.025，S 0-0.010，Al 0.015-0.040，Nb 0.01-0.10，Ti 0.02-0.16；其力學性能為Rp0.2≥600MPa，Rm≥700MPa，A5≥13％，材料強度提高30％以上，可實現減重30％以上。
文檔編號B23P15/00GK102051523SQ20091021783
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月11日 優先權日2009年11月11日
發明者劉柯軍, 張義和, 鄒德志, 陳成奎, 馬建國, 黃鎮如 申請人:中國第一汽車集團公司