薄壁管汽車傳動軸及其製造方法
2023-05-12 17:53:11
專利名稱:薄壁管汽車傳動軸及其製造方法
技術領域:
本發明涉及一種薄壁管汽車傳動軸及其製造方法。
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薄和減重提供了可能。在Derwent World Patents Index德文特世界專利索引中查到一篇專利;專 利號TO2004040153 ;專利題名「HIGH STRENGTHPROPELLER SHAFT WITH EXCELLENT DURABILITY,ANDMETHOD OF MANUFACTURING THE PROPELLER SHAFT」;專利發明人MIYASAKA AKIHIRO(JP) ;TOMINAGA T0M0N0RI (JP) ;HIROSHIGE ITSUROU(JP);專利內容本專利介紹 了高強度傳動軸的鋼管強度> 700Mpa,其表面焊有平衡片,平衡片背面經塑性變形處理,如 超聲波噴丸處理等,可以提高扭轉疲勞性能。在日本專利資料庫中查到一篇專利,專利發明人YAMAM0T0MITSUSACHI ;FUKUI KIY0YUKI ;專禾丨J 號JP7317844 ;文章題名「HIGH STRENGTH DRIVE SHAFT FOR POWER TRANSMISSIONAND MANUFACTURE THEREOF」 ;專利內容本專利介紹了傳動軸管由抗拉強度 為大於70kg/mm2的鋼板成型而成,而且闡述了配重尺寸與疲勞性能的關係。目前國內通常 採用的傳動軸管材料的屈服強度為360-470N/mm2,抗拉強度為470_580N/mm2。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。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600-750N/mm2,屈服強度在 500-650N/mm2。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薄壁管汽車傳動軸的製造方法,其採用材料的力學性 能為Rp0. 2彡600MPa, Rm ^ 700MPa, A5彡13% ;在工藝方面,通過坡口控制、焊絲選擇、管 叉焊接工藝參數控制以及焊縫及熱影響區硬度分布控制等,實現薄壁管汽車傳動軸總成的 製造,可實現減重4. 4% 9. 3%。本發明的技術方案是這樣實現的薄壁管汽車傳動軸及其製造方法,其特徵在於 薄壁傳動軸軸管一端套在花鍵套上,另一端連接有焊接叉,傳動軸軸管壁厚為3. 5-4. 0mm。
所述的薄壁管汽車傳動軸的製造方法如下1)、焊接時焊絲選用兩種,焊絲的化學 成分按重量百分比如下:C 0. 06-0. 16,Mnl. 0-2. 0,Si 0. 55-1. 10,S 0-0. 030,P 0-0. 030, Al 0-0. 10,Cu 0-0. 50,Cr 0. 0-0. 20,NiO-O. 30,TiO. 05-0. 30,餘量為 Fe。焊絲的力學性能範圍為抗拉強度Rm 500-700MPa,屈服強度RpO. 2420-550MPa, 延伸率 A522-35%,衝擊功 Akv 30-120J ;焊絲直徑Φ1. 6mm,焊接時熔入焊接叉基體的熔合深度以1 2mm ;焊縫硬度與叉 基體硬度一致,波動控制在40HV之內;2)、薄壁管傳動軸總成管叉焊接工藝參數為Φ89Χ3. 5傳動軸管的叉管焊接線能 量q= ηυ /ν η :電弧的有效熱功率利用係數,對於CO2氣體保護焊中η取0.7,U:電弧 電壓,單位V ;1 焊接電流,單位I ;ν 焊接速度,cm/s應控制在5. 60 6. 44KJ/cm範圍內、 Φ 120X4規格的傳動軸管的叉管焊接線能量應控制在7. 00 7. 84KJ/cm範圍內;Φ89Χ3. 5規格薄壁軸管可以傳遞13500N.M和Φ 120X4規格薄壁軸管可以傳遞 28400Ν. M的靜態扭矩,靜扭安全係數ns在1. 68以上;本發明的積極效果是其採用材料的力學性能為RpO. 2彡600MPa, Rm彡700MPa,A5彡13% ;實現了薄壁管汽車傳動軸總成減重4. 4% 9.3%。
圖1為本發明的薄壁管汽車傳動軸的剖面圖;
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:Φ89X3. 5規格焊絲直徑Φ1. 6、焊接電流360Α、焊接電壓32V、焊接速度81cm/ 111土11、焊絲幹伸長25讓、0)2氣體流量25171^11;公89\3.5傳動軸管的叉管焊接線能量(q = nUI/v n :電弧的有效熱功率利用係數,對於(X)2氣體保護焊中η取0. 7,U 電弧電壓, 單位ν;Ι 焊接電流,單位I ;V 焊接速度,cm/s)應控制在5. 60 6. 44KJ/cm範圍內、可以 選用兩種焊絲進行焊接,但兩種焊接材料相對於被焊母材強度均較低,屬低組配,在保證焊 接質量的前提下,可以滿足結構疲勞性能的要求。其熔入焊接叉基體的熔合深度以1 2mm 為最佳;焊縫硬度與叉基體硬度一致,波動控制在40HV之內。焊絲化學成分C 0. 06,Mn 1. 0,Si 0. 55,S 0. 010,P 0. 010,Al 0. 05,Cu 0. 2,Cr 0. 10,NiO-O. 10,TiO. 05,餘量為 Fe。抗拉強度Rm屈服強度Rpa2延伸率A5衝擊功
權利要求
1.薄壁管汽車傳動軸,其特徵在於薄壁傳動軸軸管一端套在花鍵套上,另一端連接 有焊接叉,傳動軸軸管壁厚為3. 5-4. 0mm。
2.根據權利要求1所述的薄壁管汽車傳動軸,其特徵在於所述的薄壁管汽車傳 動軸的製造方法如下1)、焊接時焊絲選用兩種,焊絲的化學成分按重量百分比如下C 0. 06-0. 16,Mn 1. 0-2. 0,SiO. 55-1. 10,S 0-0. 030,P 0-0. 030,Al 0-0. 10,Cu 0-0. 50,Cr 0. 0-0. 20,NiO-O. 30,TiO. 05-0. 30,餘量為 Fe ;焊絲的力學性能範圍為抗拉強度Rm 500-700MPa,屈服強度RpO. 2 420_550MPa,延伸 率 A5 22-35%,衝擊功 Akv 30-120J ;焊絲直徑Φ1. 6mm,焊接時熔入焊接叉基體的熔合深度以1 2mm ;焊縫硬度與叉基體 硬度一致,波動控制在40HV之內;2)、薄壁管傳動軸總成管叉焊接工藝參數為Φ89Χ3. 5傳動軸管的叉管焊接線能量q =ηυι/ν η :電弧的有效熱功率利用係數,對於ω2氣體保護焊中n取0. 7,υ 電弧電 壓,單位ν;Ι 焊接電流,單位I ;V:焊接速度,cm/s應控制在5.60 6.44耵八111範圍內、 Φ 120 X 4規格的傳動軸管的叉管焊接線能量應控制在7. 00 7. 84KJ/cm範圍內;Φ89X3. 5規格薄壁軸管可以傳遞13500Ν.Μ和Φ 120X4規格薄壁軸管可以傳遞 28400Ν. M的靜態扭矩,靜扭安全係數ns在1. 68以上。
全文摘要
本發明涉及一種薄壁管汽車傳動軸及其製造方法,其特徵在於薄壁傳動軸軸管一端套在花鍵套上,另一端連接有焊接叉,傳動軸軸管壁厚為3.5-4.0mm。焊絲的力學性能範圍為抗拉強度Rm500-700MPa,屈服強度Rp0.2 420-550MPa,延伸率A5 22-35%,-29℃衝擊功Akv 30-120J;其材料的力學性能為Rp0.2≥600MPa,Rm≥700MPa,A5≥13%;實現了薄壁管汽車傳動軸總成減重4.4%~9.3%。
文檔編號F16C3/02GK102052383SQ20091021783
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, 周明文, 張義和, 張建振, 李慶臣, 李鵬, 段朝暉, 王麗君, 王力, 袁立國, 趙威, 鄒德志, 鄭樹東, 陳成奎, 陳曉梅 申請人:中國第一汽車集團公司