一种带有法兰边的中空输出轴的冷锻成形工艺的制作方法

本发明涉及金属冲压领域，具体涉及一种带有法兰边的中空管输出轴的冷锻成形工艺。

背景技术：

带有法兰边的中空管输出轴，又称为管轴，是汽车中的关键零部件，同时由于其使用量大，制造工艺的经济性也是重要的考虑因素。

参见图1，现有的中带有法兰边的中空管输出轴一般经锻造后机加工成形，其简要工艺流程为：下料：以获得柱状坯料100a；制坯：使用机床去除坯料100a表面的氧化皮、微裂纹等缺陷，获得合格的柱状坯料100b；挤压成型：将柱状坯料100b放入具有预定形状的挤压模具中，挤压柱状坯料100b的上下端以获取具有法兰边的初级成形产品100c：机械钻孔：使用钻孔机在所述初级成形产品100c上钻出轴向的中空孔以获取产品成品100d。

现有的锻造工艺存在如下缺陷：(1)、锻造过程中，仅仅对输出轴的中端进行过挤压，造成输出轴的未变形段的强度偏低，降低了产品的使用寿命；(2)、中空孔由机械钻孔形成，造成了坯料的严重浪费。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供了一种中空管输出轴的冷锻成形工艺，其具体技术方案如下：

一种带有法兰边的中空输出轴的冷锻成形工艺，其包括如下步骤：

下料：取圆钢棒料锯切以获取柱状坯料；

坯料软化：使用井式炉对柱状坯料进行退火，以降低柱状坯料的硬度，为后续工艺做好准备；

制坯：使用机床去除软化后的柱状坯料表面的氧化皮及微裂纹，获得具有高质量表面的柱状坯料；

第一次抛丸：使用抛丸清洗机对制坯后的柱状坯料进行抛丸清洗，以增大其表面积；

第一次表面磷皂化：对经过抛丸后的柱状坯料进行表面磷皂化处理，以使得其表面形成一层保护层；

第一次挤压成形：将经过磷皂化处理后的柱状坯料放入具有第一预定形状的模腔的挤压模具中，并对柱状坯料进行挤压以在其上形成有连皮的中空孔，获得第一初成形产品；

去应力退火：使用退火炉对第一初成形产品进行去应力退火，以去除其内部应力；

第二次抛丸：使用抛丸清洗机对第一初成形产品进行抛丸清洗，以增大其表面积；

第二次表面磷皂化：对经过抛丸后的第一初成形产品进行表面磷皂化处理，以使得其表面形成一层保护层；

第二次挤压成形：将第一初成形产品放入具有第二预定形状的模腔的挤压模具中，对第一初成形产品的中部进行挤压以制备出法兰边，获得第二初成形产品；

去除连皮：使用车床精加工第二初成形产品的中空孔至预定尺寸，同时去除中空孔连皮，获得产品成品。

进一步的，所述去应力退火步骤的温度控制为：在退火炉内依次设置三个加热区，所述柱状坯料200b依次通过第一加热区、第二加热区及第三加热区，第一加热区的加热温度为600℃-660℃，第二加热区加热温度为600-640℃，第三加热区加热温度为580-620℃，总加热时间控制为2.5小时，之后随炉冷却到500℃后出炉自然冷却。

进一步的，所述第一次磷皂化处理步骤及所述第二次磷皂化处理步骤中的各槽溶液的配比相同，具体如下：脱脂槽中的烧碱浓度为50-60克/升；酸洗槽中的硫酸浓度为13％-17％；磷化槽中总酸度为48％-52％；皂化槽中皂化液浓度为1.8％-2.2％。

进一步的，所述第一次挤压成形步骤中，控制冲孔连皮的位置避开成形法兰边时的变形区。

与现有技术相比，本发明的技术效果在于：(1)、在挤压制备中空孔和成形法兰边时，使产品的各段都受到变形挤压而获得较高的强度，从而提升了产品的使用寿命；(2)、中空孔由挤压工艺中的材料流动形成，节约了坯料，降低了产品的生产成本。

附图说明

图1为现有技术中的锻造工艺中的产品的形态变化图；

图2为本发明提供的冷锻成形工艺的流程图；

图3为本发明提供的冷锻成形工艺中的产品形态变化图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点、能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图2及图3，在一个具体实施例中，本发明提供的带有法兰边的中空管输出轴的冷锻成形工艺包括如下步骤：

1、下料：取20CrMnTi圆钢棒料锯切以获取柱状坯料200a，控制柱状坯料200a的重量比成品的重量重5-8％。

2、坯料软化：使用井式炉将柱状坯料200a加热到700℃，保温4.5小时，再加热到750℃，保温4.5小时后，随炉冷却至700℃后保温1小时，随炉缓冷到小于350°后出炉自然冷却，以降低柱状坯料200a的硬度，为后续工艺做好准备。

3、制坯：使用机床去除软化后的柱状坯料200a表面的氧化皮、微裂纹等缺陷，获得具有高质量表面的柱状坯料200b。

4、第一次抛丸：使用抛丸清洗机对制坯后的柱状坯料200b进行抛丸清洗，以增大其表面积。

5、第一次表面磷皂化：对经过抛丸柱状坯料200b进行表面磷皂化处理，以使得其表面形成一层保护层。

本实施例中，第一次表面磷皂化处理中的各槽溶液的配比如下：脱脂槽中的烧碱浓度为50-60克/升；酸洗槽中的硫酸浓度为13％-17％；磷化槽中总酸度为48％-52％；皂化槽中皂化液浓度为1.8％-2.2％。

6、第一次挤压成形：将经过磷皂化处理后的柱状坯料200b放入具有对应的第一预定形状模腔的挤压模具中，并对柱状坯料200b进行挤压以在其上形成保留有连皮的中空孔，获得第一初成形产品200c。

本实施例中，第一次挤压成形过程中，通过调整挤压模具的上冲头和下封料的位置，控制连皮的位置避开成形法兰边时的变形区。其一方面能够为后续挤压成形法兰边提供充足的材料，另一方面能够使得产品的中间轴段也受到充分的挤压而获得较高的强度。

7、去应力退火：使用退火炉将第一初成形产品200c加热到一定的温度进行去应力退火，去除坯料的内部应力。

本实施例中，去应力退火的温度控制为：在退火炉内依次设置三个加热区，所述柱状坯料200c依次通过第一加热区、第二加热区及第三加热区，第一加热区的加热温度为600℃-660℃，第二加热区加热温度为600-640℃，第三加热区加热温度为580-620℃，总加热时间控制为2.5小时，之后随炉冷却到500℃后出炉自然冷却。

8、第二次抛丸：使用抛丸清洗机对第一初成形产品200c进行抛丸清洗，以增大其表面积。

9、第二次表面磷皂化：对经过去应力退火后的柱状坯料200c进行表面磷皂化处理，以使得其表面形成一层保护层。

本实施例中，第二次表面磷皂化处理中的各槽溶液的配比如下：脱脂槽中的烧碱浓度为50-60克/升；酸洗槽中的硫酸浓度为13％-17％；磷化槽中总酸度为48％-52％；皂化槽中皂化液浓度为1.8％-2.2％。

10、第二次挤压成形：将第一初成形产品200c放入具有对应的第二预定形状模腔的挤压模具中，对第一初成形产品200c的上部进行挤压以制备出法兰边，获得第二初成形产品200d。

11、去除冲孔连皮：使用车床精加工第二初成形产品200d的中空孔至预定尺寸，同时去除连皮，获得成品200e。

与现有技术相比，本发明的技术效果在于：(1)、在挤压制备中空孔时，产品的中间轴段也受到充分的挤压而获得较高的强度，从而提升了产品的使用寿命；(2)、中空孔由挤压工艺中的材料流动形成，从而节约了坯料，降低了产品的生产成本。

上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的描述限定的。