专利名称：高强度汽车传动轴管材料与轴管制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度汽车传动轴管材料与轴管制造方法，用于汽车传动轴管的 加工领域。
背景技术：
减重节能是目前汽车发展的主题之一，对于载重汽车来说，降低一定的重量，就可 以多载重相应重量的货物，同时可以减少制造单车所需的原材料消耗。汽车传动轴的主要损坏形式传动轴机件的损坏、磨损、变形以及失去动平衡，而机 件的损坏主要表现为十字轴和突缘叉的断裂，出现轴管屈服和变形的损坏形式较为少见， 这就为通过提高轴管用材料强度来实现减薄和减重提供了可能。在日本专利中查到一篇专利，专利发明人KAWABATAYOSHIKAZU ；SAKATA TAKASHI ； SAKAGUCHI MASAYUKI ；专利号JP2006037205 ；文章题名“METH0D FOR PRODUCING HOLLOW DRIVESHAFT HAVING EXCELLENT FATIGUE RESISTANCE” ；专利内容本专利主要介绍的是钢 管的化学成分0. 25到0. 55% C，Si，Mn和Al，其成型后进行调质处理，表面残余压应力大 于216Mpa，最大可达440Mpa，根据需要在化学组成中加入Cr，Mo, W，Ni，Cu，B或Ti，Nb与V 等元素。目前国内通常采用的传动轴管材料为含碳为0. 10%左右，含锰1. 5%左右的Nb 微合金化热轧钢板，屈服强度为360-470MPa，抗拉强度为470_580MPa。根据不同的扭矩输 出要求，选择不同的外径和壁厚，典型的规格有63. 5X2. 5、89X5、90X3、100X4、108X7、 120X6,140X6 等。热轧钢板经过以下工序完成制管过程热轧钢板-纵剪-带钢检验-上料-予 开卷-开卷-矫平-剪切对焊(TIG)-活套储料-直缘成型-高频焊接-清除外毛刺-空 冷-水冷-定径-在线超声探伤-矫直-锯切-平头-成品检验(压扁、扩口、水压等)-包装。据资料介绍，日本汽车传动轴用焊接钢管抗拉强度一般为500N/mm2。住友金属公 司开发了抗拉强度为700N/mm2的汽车传动轴用焊接钢管，最近又成功开发了抗拉强度为 800N/mm2的新产品，其含碳量均在0. 20%左右，锰含量在0. 70-1. 40%之间。德国和瑞典 的汽车传动轴管采用类似我国的20和20Mn2材料，其抗拉强度为600-750MPa，屈服强度在 500-650MPa。在国家鼓励减重节能的环境下，充分挖掘汽车零部件的减重和轻量化潜力，是汽 车行业材料技术人员面临的长期课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度汽车传动轴管材料与轴管制造方法，其轴管 采用热轧钢板冷成型后高频焊接而成，通过调整成型、焊接工艺参数以及低倍或金相组织 参数实现质量控制，试制轴管满足水压、压扁及扩口要求；力学性能为RpO. 2 ^ 600MPa,Rm≥700MPa，A5≥13%，，材料强度提高30%以上，可实现减重30%以上。本发明的技术方案是这样实现的高强度汽车传动轴管材料，其特征在于汽车 传动轴管材料按重量百分比由以下成分组成=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 ；汽车传动轴管的 制造方法如下将上述成分的原料进行纵剪后，进入上料机予开卷，当开卷后进行矫平，带 料连接对焊(TIG)，活套储料进入直缘成型，并进行高频焊接，焊接后清除外毛刺再进行 空冷、水冷后定径并在线超声探伤，矫直、锯切、平头进行成品检验后包装；其特征在于 直缘成型是采用德国曼内斯曼公司RN120L直缘成型机组包括初成型和精成型；初成型 时用预弯机架一架与排辊成型机完成，精成型机两架次，挤压辊为四辊式，定径机架为三 架次，矫直采用土耳其头两架次；工艺参数为翅片一架辊缝2. 8-3. 5mm ；翅片二架辊缝 2. 6-3. 2mm;排辊进口参数高63_87_，开合沘-82_ ；排辊出口参数高130_182_，开合 72-100mm ；感应圈前端距挤压辊中心线距离132_138mm ；感应线圈参数宽度108_128mm，内 径118-153mm ;V形开口角3° -5° ；挤压辊出口尺寸参数水平88_125mm，垂直88_122mm ； 高频焊接的技术参数为采用挪威EFD400KW固态高频装置；额定功率400KW频率150 250KHZ，具有负载自动匹配功能；输入功率(KW) 203-238 ；交流电流㈧100-109;频率 (KHZ) 174-178 ；直流电压(V) 642-652 ；输出功率(Kff) 200-225 ；偏移量％ 13-20 ；焊接速度 m/min 20-27。所述的焊缝中心熔合线宽度控制在0.04 0. 19mm范围内；金属流线上升角应控 制在45° 80°范围内，热影响区宽度控制在壁厚的0.36 0.69倍范围内。本发明的积极效果是通过合理材料成分和性能的选用，合理轴管制造工艺参数的 调整和制定，实现高强度传动轴管的制造，并在原设计轴管壁厚的基础上减薄20%以上。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步的描述实施例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制成Φ120Χ4汽车传动轴管；其中轴管成型采用德国曼内斯曼公司 RN120L直缘成型机组，包括初成型和精成型，初成型为预弯机架一架加排辊成型机，精成型 机两架次，挤压辊为四辊式，定径机架为三架次，矫直采用土耳其头两架。直缘成型机组的 工艺参数为翅片一架辊缝3mm，翅片二架辊缝2. 8mm,排辊进口高85mm，开合30mm ；排辊出 口高180mm，开合74mm，感应圈前端距挤压辊中心线距离135mm，感应线圈宽度(mm) 125内 径150 (mm) V形开口角4挤压辊出口尺寸水平121. 7mm，垂直120. 4mm ； Φ89X 3. 5汽车传 动轴管直缘成型机组的工艺参数为翅片一架辊缝3. 2mm，翅片二架辊缝3mm，排辊进口高 65mm，开合80mm;排辊出口高132mm，开合98mm，感应圈前端距挤压辊中心线距离135mm，感 应线圈宽度mmlll，内径121mm，V形开口角4，挤压辊出口尺寸水平90. 5mm，垂直88. 7mm强度传动轴管焊接工艺参数为采用挪威EFD400KW固态高频装置。额定功率 400KW频率150 250KHZ，具有负载自动匹配功能。高频焊接Φ 120X4的1#和2#汽车传动轴管时的工艺参数
权利要求
1.高强度汽车传动轴管材料，其特征在于汽车传动轴管材料按重量百分比由以下成 分组成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.根据权利要求1所述的汽车传动轴管材料，其特征在于传动轴管的制造方法如 下将上述成分的原料进行纵剪后，进入上料机予开卷，当开卷后进行矫平，带料连接对焊 (TIG)，活套储料进入直缘成型，并进行高频焊接，焊接后清除外毛刺再进行空冷、水冷后定 径并在线超声探伤，矫直、锯切、平头进行成品检验后包装；其特征在于直缘成型是采用 德国曼内斯曼公司RN120L直缘成型机组包括初成型和精成型；初成型时用预弯机架一架 与排辊成型机完成，精成型机两架次，挤压辊为四辊式，定径机架为三架次，矫直采用土耳 其头两架次；工艺参数为翅片一架辊缝2. 8-3. 5mm ；翅片二架辊缝2. 6-3. 2mm ；排辊进口 参数高63-87mm，开合^_82mm ；排辊出口参数高130_182mm，开合72_100mm ；感应圈前端 距挤压辊中心线距离132-138mm ；感应线圈参数宽度108_128_，内径118_153mm ；V形开 口角3° -5° ；挤压辊出口尺寸参数水平88-125mm，垂直88-122mm;高频焊接的技术参数 为采用挪威EFD400KW固态高频装置；额定功率400KW频率150 250KHZ，具有负载自 动匹配功能；输入功率(KW) 203-238 ；交流电流(A) 100-109 ；频率(KHZ) 174-178 ；直流电压 (V) 642-652 ；输出功率(KW) 200-225 ；偏移量％ 13-20 ；焊接速度m/min 20-27 ；所述的焊缝 中心熔合线宽度控制在0.04 0. 19mm范围内；金属流线上升角应控制在45° 80°范围 内，热影响区宽度控制在壁厚的0. 36 0. 69倍范围内。
全文摘要
本发明涉及高强度汽车传动轴管材料与轴管制造方法，其特征在于汽车传动轴管材料按重量百分比由以下成分组成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；其力学性能为Rp0.2≥600MPa，Rm≥700MPa，A5≥13％，材料强度提高30％以上，可实现减重30％以上。
文档编号B23P15/00GK102051523SQ20091021783
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者刘柯军, 张义和, 邹德志, 陈成奎, 马建国, 黄镇如 申请人:中国第一汽车集团公司