合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法
2023-12-09 01:10:31 1
專利名稱：合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法
技術領域：
本發明屬於塑性成型加工領域，涉及合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法。
背景技術：
目前，基於高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓的製造方法主要有切削加工。切削加工通過下料一車端面一打中心孔一車外圓一切斷一鑽孔一車端面一車外形一車螺紋 —拉六方孔一修毛刺等工序來實現履帶端聯器內六方螺栓的製造。該方法存在製造周期長、製造效率低、製造成本高、原材料浪費嚴重、人工勞動強度高等不足，近年隨著生產規模的不斷壯大，對端聯器內六方螺栓的需求量非常大，年需求量在60萬件左右。若繼續採用切削加工方法製造內六方螺栓，則很難滿足需求，難以實現高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓的批量製造。
發明內容
為克服切削加工法製造高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓時製造周期長、製造效率低、製造成本高、原材料浪費嚴重、人工勞動強度高等不足，本發明提供了合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法，該方法不僅能縮短高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓的製造周期，提高製造效率和原材料利用率，降低生產成本，減輕人工勞動強度，而且能穩定、可靠地實現高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓的批量製造。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是包括以下步驟第一步採用鋸床切割製備毛坯，保證切割端面平整；第二步中頻加熱，熱擠壓內六方孔，衝後去除毛刺；第三步軟化熱處理，按軟化熱處理規範進行加熱、保溫、冷卻；第四步表面處理與潤滑；第五步冷擠壓外形；第六步切削加工，加工上、下端面、退刀槽、倒角及螺紋達到產品圖紙尺寸。上述第二步中內六方孔熱擠壓成型溫度選擇為800 850°C，擠壓力為800 900KN，擠壓速度為5 10mm/s。上述第四步中表面處理與潤滑分為三個階段酸洗除鏽、磷化處理和皂化處理。上述第五步中內六方螺栓外形冷擠壓力選擇為1200 1400KN，擠壓速度為4 5mm/sο本發明的工作原理根據高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓的結構特點，制訂出適合於擠壓成型工藝的高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓件圖。為提高擠壓件成型的穩定性，擠壓件分兩次成型，第一次通過熱擠壓成型內六方孔；第二次通過冷擠壓成型外形。在熱擠壓成型內六方孔時，由於溫度變化、氧化等因素，導致熱擠壓成型後內六方孔形狀、尺寸與設計要求有少量偏差。因此，在冷擠壓成型外形的同時，增加了一道內六方孔精整工。本發明的有益效果1、基於擠壓近淨成型工藝製造端聯器內六方螺栓，在國內尚無先例。該工藝技術先進、立意新穎，屬於原創性和探索性研究。研究成果對端聯器內六方螺栓的批量製造具有實質性的改進。2、實現了高強度合金鋼材料的擠壓近淨成型，制定了完善的擠壓近淨成型工藝規程，為端聯器內六方螺栓的批量製造提供了一條合理、可行途徑。3、制定了合理的擠壓材料軟化退火處理工藝規範，為端聯器內六方螺栓的批量製造奠定了現實基礎。端聯器內六方螺栓材料硬度高、變形抗力大、塑性較差，為降低其變形抗力，提高塑性，以便於擠壓和保護模具等，擠壓前必須進行軟化退火處理。4、研製出新型環保的磷化/皂化表面潤滑處理方法。端聯器內六方螺栓在冷擠成型過程中，其金屬流動劇烈，變形量較大，金屬表面要求進行良好的潤滑處理以降低金屬坯料和模具之間的摩擦阻力，提高模具使用壽命。
圖1是本發明的工藝流程圖；圖2是熱擠壓模具圖；圖3是冷擠壓模具圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。參見圖1，本發明的合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法包括第一步毛坯製備毛坯製備的好壞不僅會影響擠壓件的成型質量，還會影響擠壓模具的使用壽命。因此，下料時必須保證毛坯切割端面平整、圓度小於0. 5mm、平面度不大於0. 6mm。本項目採用鋸床切割製備毛坯，毛坯端面質量能達到擠壓要求。第二步熱擠壓內六方孔熱擠壓過程中，坯料溫度、擠壓力和擠壓速度對擠壓成型質量的影響很大。溫度太高，坯料擠壓後表面氧化嚴重；溫度太低，坯料變形抗力大，對模具損耗大。因此，必須將坯料加熱到一個合理的溫度區間。綜合試驗結果考慮，內六方孔熱擠壓成型溫度選擇為800 850°C，擠壓力為800 900KN，擠壓速度為5 10mm/s。第三步軟化熱處理，端聯器內六方螺栓材料強度高、變形抗力大、形變硬化敏感性十分強烈。因此擠壓前應採用合理的軟化熱處理工藝，以降低材料的變形抗力，提高塑性，減少形變硬化敏感性，退火後坯料硬度僅為HB155 165。第四步表面處理與潤滑，擠壓時坯料產生劇烈的塑性變形，單位擠壓力很大，特別是鋼的擠壓，最大單位擠壓力可達2500MPa。在這麼高的單位壓力下，如果沒有良好的潤滑，坯料容易與模具型腔焊合，導致擠壓力急劇增加，使模具使用壽命大大下降。在很高的單位壓力下，一般所塗刷的潤滑劑會被完全擠掉，起不到潤滑作用。因此在擠壓前，需要對毛坯進行表面處理，以獲得表面支承層，以便在後續潤滑處理時，起到儲存潤滑劑的作用。本項目內六方螺栓擠壓毛坯表面處理與潤滑分為三個階段酸洗除鏽、磷化處理和皂化處理。其中磷化處理的目的是在毛坯表面形成磷化層，以吸收、儲藏潤滑劑；皂化處理的目的是獲得有效的潤滑劑。第五步冷擠壓外形在內六方螺栓外形冷擠壓過程中，對擠壓成型質量影響重要的兩個工藝參數是擠壓力和擠壓速度。綜合試驗結果考慮，內六方螺栓外形冷擠壓力選擇為1200 1400KN，擠壓速度為4 5mm/s。根據試驗分析結果，項目組對端聯器內六方螺栓擠壓工藝流程、工藝參數進行了調整和優化，最終實現了全部工藝參數的優化組合，成功試製出1210個樣件。參見圖2中，a)熱擠壓毛坯圖b)熱擠壓工序件圖c)模具結構。其中1-上模板； 2-導套；3-導柱；4-定位銷；5-墊板；6-凸模；7-螺釘；8-凸模固定板壓板；9-壓板；10-螺釘；11-下模板；12-頂杆；13-毛坯；14-凹模；15-外緊固圈。利用梯形螺栓將熱擠壓模具固定在壓力機上；將下好料的毛坯放入中頻爐內加熱到850°C，保溫30min ；用加熱的銅塊將模具預熱到150 180°C ；在凸模6和凹模14表面塗上油劑石墨潤滑劑；把加熱好的毛坯放置在凹模14內；啟動壓力機，對毛坯加載，使其成型；成型後，通過頂杆12將工件頂出。參見圖3中，a)冷擠壓毛坯圖b)冷擠壓工序件圖C)模具結構。其中1_上模板； 2-導套；3-導柱；4-螺釘；5-凸模外套；6-凸模；7-固定板；8-下模板；9-螺釘；10-冷擠壓毛坯；11-墊板；12-推塊；13-頂杆；14-凹模；15-外緊固圈；16-壓板利用梯形螺栓將冷擠壓模具固定在壓力機上；將潤滑處理好的擠壓毛坯放置在凹模14內，啟動壓力機，對毛坯加載，使其成型；成型後，通過推塊12、頂杆13將工件頂出。根據擬訂的擠壓成型工藝方案，我們進行了多次擠壓工藝試驗，並對擠壓關鍵工序進行了歸納總結。在制訂擠壓件圖時，項目組對產品做了以下處理1)螺紋M30X 1. 5、圓角R5、R2放在擠壓後進行機加工。2)考慮到擠壓毛坯體積存在誤差，以及液壓機生產時行程控制精度不高。因此，擠壓成型後，在長度上預留了 2 3mm的修邊餘量。3)外圓尺寸衫1〗αι、與內六方通孔尺寸17=°』的公差要求不嚴，可直接擠壓成型。因此，可不留加工餘量或留極少量的加工餘量。根據端聯器內六方螺栓結構特點和制定的擠壓工藝方案，設計、製造出兩套擠壓模具。模具上下部分採用導柱導套導向，以保證模具對中精度。模具採用了通用模架，只需調換凸模、凹模、墊塊、頂杆等關鍵零件就可以做相互通用，既降低了模具製造成本，又提高了模具的利用率。為防止凹模在擠壓過程中，產生橫向和縱向裂紋，凹模部分採用多層預應力組合式結構。凹模芯與凹模外套之間採用2 3°的錐度冷壓配，其壓配過盈量為0. 25 0. 3mm。模具工作部分材料選用高速鋼W6M05Cr4V2。該材料碳化物顆粒細小、分布較均勻， 當其熱處理硬度達到60HRC左右時，不僅具有高強度、高硬度和高耐磨性，還具有良好的韌性，能夠滿足端聯器內六方螺栓擠壓成型的需要。項目組對試製出的螺栓進行了抽樣檢測。檢測結果表明，產品外形尺寸、表面粗糙度均符合圖紙設計要求；硬度為HRC40 42，符合圖紙設計要求。解剖滲透探傷測試，未發現裂紋、流線摺疊缺陷。
權利要求
1.合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法，其特徵在於包括以下步驟 第一步採用鋸床切割製備毛坯，保證切割端面平整；第二步中頻加熱，熱擠壓內六方孔，衝後去除毛刺； 第三步軟化熱處理，按軟化熱處理規範進行加熱、保溫、冷卻； 第四步表面處理與潤滑； 第五步冷擠壓外形；第六步切削加工，加工上、下端面、退刀槽、倒角及螺紋達到產品圖紙尺寸。
2.如權利要求1所述的合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法，其特徵在於上述第二步中內六方孔熱擠壓成型溫度選擇為800 850°C，擠壓力為800 900KN，擠壓速度為5 10mm/so
3.如權利要求2所述的合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法，其特徵在於上述第四步中表面處理與潤滑分為三個階段酸洗除鏽、磷化處理和皂化處理。
4.如權利要求3所述的合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法，其特徵在於上述第五步中內六方螺栓外形冷擠壓力選擇為1200 1400KN，擠壓速度為4 5mm/s。
全文摘要
本發明屬於塑性成型加工領域，涉及合金鋼履帶端聯器內六方螺栓擠壓成型方法。採用鋸床切割製備毛坯，保證切割端面平整；熱擠壓內六方孔，衝後去除毛刺；軟化熱處理，按軟化熱處理規範進行加熱、保溫、冷卻；表面處理與潤滑；冷擠壓外形；切削加工，加工上、下端面、退刀槽、倒角及螺紋達到產品圖紙尺寸。該方法不僅能縮短高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓的製造周期，提高製造效率和原材料利用率，降低生產成本，減輕人工勞動強度，而且能穩定、可靠地實現高強度合金鋼履帶端聯器內六方螺栓的批量製造。
文檔編號B21C25/02GK102189141SQ201110050308
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月2日 優先權日2011年3月2日
發明者葉明 , 龐金錄, 張衛華, 李宏偉, 李繼風, 畢泗元, 王亮, 肖黎明, 蔡曉青, 路香蘭, 郭波, 陳東紅, 陳利華, 韓順才 申請人:北京北方車輛集團有限公司