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汽车零部件制造中不同精密锻造技术的应用

2020-03-17 11:58:44

精密成形技术是先进制造技术的重要组成部分之一。精密锻造技术具有高效率、低成本、低能耗、高质量等优点,在汽车零部件生产中正得到越来越广泛的应用,因此近年来得到了很大的发展。那么精密锻造技术在汽车零部件制造中有哪些应用?

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汽车零部件制造中不同精密锻造技术的应用

依据金属塑性成形时的变形温度不同,精密锻造成形可分为冷锻成形、温锻成形、亚热锻成形、热精锻成形等精锻工艺,不同塑性变形的温度区间如图2所示。汽车工业对精锻件需求的不断增长成为了精锻技术快速发展的主要动力,我国的汽车精锻零部件由20世纪60年代起,已经从活塞销、弹簧座、轮胎螺母等简单的零件发展到了外星轮、等速万向节、花键轴、汽车后轮轴、起动齿轮、差速器锥齿轮等较为复杂的零件。


一、冷锻成形

冷锻一般在室温下成形,锻件具有力学性能高、表面质量好和尺寸精度高等优点,但是冷锻的变形抗力大,对于塑性低、流动性差的材料,尤其是机械强度高、冷作硬化敏感的材料成形困难。国外已经普遍采用冷精锻工艺生产低碳钢、中碳钢和低合金钢零件,重量由几克到十几千克以上。日本和德国的一辆汽车上使用的冷锻件达到50kg以上,我国目前每辆汽车约有30kg左右的冷锻件。

⑴汽车离合器接合齿圈。汽车离合器接合齿圈用于手动变速箱,因为齿顶部有倒角且齿长方向有倒锥,所以机加工工艺复杂,主要采用冷径向分流挤压工艺使齿轮成倒锥形。

⑵汽车变速器的输入轴。输入轴零件材料是SCr420H合金钢,精轧圆棒使用带锯床剪切下料,然后进行球化退火,冷锻前采用磷化、皂化润滑处理。带花键的输入轴的冷锻过程主要包括5个工步:第1、2工步,对输入轴的顶部和底部进行正挤压;第3工步,挤压顶部和底部,然后预镦粗中间部位;第4工步,处理花键轴的齿尖;第5工步,挤压成形花键。这5个工步连续地在同一台压机上进行,中间不再进行润滑和热处理

 

二、温锻成形

温锻成形技术是在冷锻成形技术基础上迅速发展起来的,钢的温锻成形温度通常认为在200~850℃之间(完全再结晶温度以下)。金属材料不同,其温锻成形温度、变形速度、变形程度等也不尽相同。

温锻成形不仅具有冷锻成形及热锻成形的优点,而且也避免了它们的缺点。温锻成形完全继承了冷锻成形生产效率高、节约原材料、改善产品质量等优点,而且比冷锻成形抗力低,成形性好。同时,温锻成形避免了热锻成形能耗大,容易产生过热、过烧、氧化、脱碳,加工余量大,产品质量不高等缺点。温锻成形一般不需要锻前坯料软化热处理、磷化、皂化等辅助工序。

目前,温锻成形工艺广泛应用于冷变形时加工硬化严重、变形抗力较高、冷态变形性能差的不锈钢、高碳高合金钢、轴承钢、工具钢等材料。同时对形状复杂、变形程度大、变形工序多、需要连续多工位生产的零件,或为改善零件的综合力学性能,都可优先选用温锻成形工艺。

 

三、亚热锻成形

钢的亚热锻成形在积聚再结晶温度以下进行,其温度范围一般在850~1000℃左右,亚热锻成形可避免加热温度高时晶粒粗大、氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷。亚热锻连续变形工序可满足多工位成形过程,变形后可利用余热进行空冷、缓冷等热处理工艺,为冷精整创造良好的成形条件。该工艺可以进一步降低成形抗力,提高成形性能,使内部组织得到细化,提高产品精度,特别是可控制变形温度、变形程度、变形速度与冷却速度等与变形后的余热热处理结合,不仅减少了工序和能耗,而且还可改变产品的综合力学性能,具有广阔的应用前景。


四、热精锻成形

热精锻工艺是将毛坯加热到金属再结晶温度上某个适当的热锻温度范围内对其进行锻造,加热温度高,变形抗力小,材料塑性和流动性好,成形较为容易,所需设备吨位小,但也正由于加热温度高,故容易产生高温氧化、脱碳以及热膨胀等问题,降低了产品的尺寸精度和表面质量,一般热精锻件都需要进行一定量的切削加工才能作为产品。

⑴汽车差速器齿轮。我国载重汽车的差速器齿轮大多数是通过热精锻成形工艺生产的,通过热精锻—温挤压(或冷整形)工艺,其齿形精度可以达到8级。

⑵汽车前轴。前轴是载重汽车底盘系统上重要的安全零件,是汽车上的大锻件。生产前轴通常采用精密辊锻—整体热模锻的成形工艺,使前轴难以锻造成形的工字梁和弹簧座通过精密辊锻成形,而模锻只对两端弯臂成形。如图9所示为典型的汽车前轴锻件。


鸿兴机电锻造厂家以客户提供的2D/3D图纸,样品或按功能要求设计加工汽车配件锻件,采用锻压机,中频炉,退火炉等配套设备,质量有保障。

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