复合型防倾杆及其加工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车防护部件制造领域，尤其涉及一种复合型防倾杆及其加工工
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【背景技术】
[0002]防倾杆，是汽车独立悬架系统和空气悬挂系统的重要部件。主要用于客车、载重车、轿车、新能源汽车等车辆，安装于底盘的前端和后端，连接左右悬架，形状一般呈“U”形，当车身只作垂直运动时，两侧悬架变形相同，防倾杆不起作用。当车身侧倾时，两侧悬架跳动不一致，防倾杆发生扭转，杆身的弹力成为继续侧倾的阻力，起到防倾杆的作用。
[0003]现有的防倾杆的缺点有:
1、一般采用实芯弹簧钢材料制成，存在着自重大、材料消耗多的缺陷；
2、防倾杆端头一般比杆身都要大得多，一般情况下须经两次镦粗再成型，所以行业内一般工艺都需三次加热端头部位才能成型，而加热的次数越多越容易产生过烧或端头部位晶相组织粗大，从而直接降低抗扭强度；
3、行业内一般厂家只是喷丸或不喷丸直接涂防锈漆，干了以后再刷黑漆，这种涂层耐腐蚀性差；
4、传统防倾杆的疲劳寿命行业标准要求在20万次疲劳寿命试验后无断裂，在“国家客车质量监督检验中心”检测，一般最高在40万次左右疲劳寿命试验后就会出现断裂；
5、传统防倾杆功能单一，仅仅起到整车防侧倾的作用。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决以上问题提供了一种减轻车辆重量、加工方便、焊接牢固、延长防倾杆使用寿命、节约成本、提高车辆行驶稳定性和平顺性、使用寿命长的复合型防倾杆及其加工工艺。
[0005]本发明的技术方案是:所述的防倾杆包括一根高强度中空扭杆、两片扭簧和两只钢套，所述的扭簧呈扁平状，两端分别设有圆孔一和圆孔二，所述的两片扭簧通过圆孔一分别焊接固定在高强度中空扭杆两端，所述的两只钢套分别焊接固定在两片扭簧上的圆孔二内。
[0006]所述的防倾杆截面呈U型。
[0007]所述的高强度中空扭杆为德国标准33MnCrB5合金钢管。
[0008]所述的扭簧厚度自圆孔一所在端至圆孔二所在端逐渐递减。
[0009]所述的扭簧为德国标准德国标准25CrMo4材料制成的扭簧。
[0010]所述的钢套为德国标准E355+N材料制成的钢套。
[0011]复合型防倾杆加工工艺，具体加工步骤如下:
I)工件清理:分别清理德国标准合金材料33MnCrB5制成的高强度中空扭杆、德国标准合金材料25CrMo4制成的扭簧，以及德国标准355+N材料钢套； 2)扭簧和轴套焊接:机器人焊接工作站，预热温度:270-370°C，第一道焊缝焊接电流:280±20A，焊接电压:26.2±2V，焊接速度:0.54m/s。第二道焊缝焊接电流:260±20A，焊接电压:25.4±2V，焊接速度:0.42m/s，焊接完成，在5分钟内卸下工件放入石英沙中保温，保温时间不小于3小时；
3)扭簧和高强度中空扭杆焊接:机器人焊接工作站，预热温度:270-370°C，第一道焊缝焊接电流:280±20A，焊接电压:25.6±2V，焊接速度:0.4m/s。第二道焊缝焊接电流:280±20A，焊接电压:24.6±2V，焊接速度:0.25m/s。第三道焊缝焊接电流:250±20A，焊接电压:25.2±2V，焊接速度:0.45m/s，焊接完成，在5分钟内卸下工件放入石英沙中保温，保温时间不小于3小时；
4)淬火热处理:通过燃气加热炉加热复合型防倾杆至950±50°C，加热保温时间120min，出炉、上工装、进入PAG介质的时间不大于100s，PAG浓度10_12%，淬火冷却时间不小于300 s ；
5)回火热处理:将工件吊至链式回火炉，回火温度加热至400±30°C，工件从进炉至出炉时间180min，扭簧、高强度中空扭杆要求回火硬度达到图纸要求，金相组织要求达到1-5级回火屈氏体；
6)镗孔:通过双头组合镗床将端头孔镗至要求尺寸；
7)校正(100%全检):用25T油压机进行校正，上下开档、平面度达到要求；
8)表面抛丸:用吊笼式喷丸机对产品进行喷丸处理，去除表面氧化层、油脂，增加表面残余压应力，提高其抗疲劳强度及抗应力腐蚀开裂的性能，弧高0.30-0.60mmARC，电流强度40 ~ 60A，抛丸时间270s，覆盖率达90%以上；
9)探伤处理:产品表面预处理后需用荧光磁粉探伤机进行探伤，电源电压370-450V，纵向电流1KA-1.5KA，磁粉溶液比例1%。-5% ；
10)二次抛丸:用吊笼式喷丸机对产品进行喷丸处理，去除表面氧化层、油脂，增加表面残余压应力，提高其抗疲劳强度及抗应力腐蚀开裂的性能，弧高0.30-0.60mmARC，电流强度40 ~ 60A，抛丸时间90s，覆盖率达90%以上；
11)表面电泳:为增加产品的耐腐性能，需对产品表面进行电泳处理，电泳前需要①预处理；②预脱脂，脱脂温度50±5° C，时间30s;③脱脂，脱脂温度75±5° C，时间150s，化学溶液浓度16 ~ 25pts 水洗，喷淋压力0.2±0.02MPa，表调pH=7_9 !⑤磷化，温度40±5° C，总酸度28±4pts，⑥水洗，电导率彡1200，喷淋压力(λ 2±0.02MPa，⑦电泳，电压 150-300V，表调 pH=5.8-6.1 ;阳极化学浓度 ph < 3.0，阳极电导率 2000-20000umhos/cm，温度28-33° C，！⑧水洗，电导率〈50，喷淋压力0.2±0.02MPa，⑨烘干，电泳层厚度不小于25 μ ；
12)内壁喷涂:为提高产品高强度中空扭杆内壁耐腐性能，对高强度中空扭杆内壁喷高效防腐漆；
13)喷码:通过丝网印刷或打标机在高强度中空扭杆、扭簧上进行标识；
14)成品检验:对制好的成品进彳丁全检；
15)装箱:按工艺要求用专用包装箱包装，要求包装牢固。
[0012]本发明结构简单、功能多样、减轻底盘重量、提高车辆行驶稳定性和平顺性、使用寿命长，汽车前进或倒退时，两片扭簧就起到推力杆的作用，当整体侧倾时又能发挥防倾杆的作用。
[0013]本发明为了达到复合型防倾杆的机械性能要求，在空心直高强度中空扭杆的材料的选用上我们经过了若干次不同材料试验、对比论证，最终选用了高强度优质合金结构钢德国标准33MnCrB5材料，该材料在机加工性能、焊接性能以及热处理完后的机械性能均优于同级别钢种，在特定的焊接条件下，通过特殊的焊接工艺与扭簧进行焊接，样件产品经过多次疲劳试验、拉力试验等性能试验，完全满足客户产品的性能要求。该性能要求完全优于国内牌号的钢材。
[0014]本发明更能有效的降低整车油耗，复合型防倾杆上的高强度中空扭杆是在保证产品刚度和机械性能的基础上，通过有限元分析设计成中空的，结构更简单、紧凑、重量更轻，与实心材料相比重量减轻30%-40%，生产成本也大大降低。
[0015]该高强度中空扭杆最大加工难点:两端需镦粗加大焊接周长且锻造比大，对于普通镦粗工艺，只需加热后采用镦粗设备镦粗即可，但由于该产品两端头部位是受扭力最大的部分，镦粗工艺不严谨时会造成折叠、氧化皮夹杂、成型不饱满等严重影响产品质量的缺陷，我们经过无数次的试验和技改，采用了恒温锻造以及多模腔、快速成型工艺，完全避免了以上缺陷。
[0016]本发明工艺最大的工艺难点是焊接，而且焊接部位是整个产品在汽车受力最大的部位。我们经过多次试验发现，德国标准33MnCrB5材料，属于中碳钢，焊接性能一般，虽通过化学成份调整改善了焊接性能，但焊接工艺不完善时，焊接强度仍然达不到规定的要求，经我们与焊接机器人公司深入的探讨和试验，制定了完善的焊接工艺。我们在机器人焊枪的前端加装了激光预热设备，使预热与数码自动焊接几乎同时完成，通过数码自动焊接使产品外观完全达到产品的要求，加上精准的预热使焊接的内在质量也达到规定的要求。
[0017]本发明工艺制造的新型防倾杆的疲劳寿命试验，在“国家客车质量监督检验中心”检测，按照德国疲劳寿命试验标准已达到100万次试验后无断裂，远高于我国行业标准要求在20万次疲劳寿命试验后无断裂的要求。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的结构示意图。
[0019]图中I是高强度中空扭杆，2是扭簧，3是钢套，4是圆孔一，5是圆孔二。
【具体实施方式】
[0020]复合型防倾杆，所述的防倾杆包括一根高强度中空扭杆1、两片扭簧2和两只钢套3，所述的扭簧2呈扁平状，两端分别设有圆孔一 4和圆孔二 5，所述的两片扭簧2通过圆孔一 4分别焊接固定在高强度中空扭杆I两端，所述的两只钢套3分别焊接固定在两片扭簧2上的圆孔二 5内，所述的防倾杆截面呈U型，所述的高强度中空扭杆I为德国标准33MnCrB5合金钢管，所述的扭簧2厚度自圆孔一 4所在端至圆孔二 5所在端逐渐递减，所述的扭簧2为德国标准德国标准25CrMo4材料制成的扭簧，所述的钢套3为德国标准E355+N材料制成的钢套。
[0021]复合型防倾杆加工工艺，具体加工步骤如下:
I)工件清理:分别清理德国标准合金材料33