[发明专利]一种花键轴的径向锻应变诱发半固态滚扎成形工艺

说明书

本发明属于花键轴制造技术领域，特别涉及一种花键轴的径向锻应变诱发半固态滚扎成形工艺，主要包括以下步骤：1)对棒料进行冷态径向锻造塑性变形；2)对成形花键轴用冷锻棒料进行半固态滚扎成形。本发明提出一种花键轴的径向锻应变诱发半固态滚扎成形工艺，该方法具有整体成形、材料利用率高的优点，成形件的边缘位置为细小近球状微观组织、且内部的径向锻造纤维状金属流线完整，力学性能更好。

技术领域

本发明属于花键轴制造技术领域，特别涉及一种花键轴的径向锻应变诱发半固态滚扎成形工艺。

背景技术

花键轴是一种在轴的外表有多个纵向键槽的轴类零件，通常在机械系统中用于传递轴与轮毂间的运动和扭矩，并与含内花键结构的轮毂组成花键联接。在花键联接中，轮毂可与花键轴保持同步旋转，同时可沿花键轴作纵向滑动。花键联接具有承载能力强、对中性和导向性好、可靠性高等优点，因而被广泛应用于汽车、航天航空、机床、工程机械和船舶等工业领域。例如，在汽车工业中，一辆普通汽车整体构造中约含30件花键轴零件，其主要使用在底盘部分的传动半轴、离合器、传动总成、差速器、转向总成、变速器等部位，用于实现传动、变速、转向等功能。可以看出，花键轴零件在汽车中使用广泛，对于汽车实现正常行驶功能起着不可或缺的作用，其生产制造水平将直接影响整个机械系统的工作性能和可靠性。

目前，我国汽车工业中，包括一汽、上汽、东风和长安四大汽车集团对于花键轴零件的生产制造主要采用两种方式，一为自主生产，二为外协加工，也即由专门的汽车零部件生产企业完成花键轴零件的生产制造。例如上汽集团中，其转向总成由上海采埃孚转向系统有限公司生产，而等速万向节传动轴、十字万向节传动轴等零部件由上海纳铁福传动轴有限公司生产。陕汽集团中，传动半轴零件主要由陕西华山机械厂、陕西东风车桥传动系统股份有限公司生产。但是，汽车集团及其零部件生产企业对于具有量大面广特点的花键轴零件的生产方式主要以传统的切削加工为主，塑性成形加工甚少，而切削加工工艺中切断金属纤维组织、机械性能降低、浪费材料、生产周期冗长的特点很大程度上限制了汽车工业中花键轴零件产品性能和生产效率的提高。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种花键轴的径向锻应变诱发半固态滚扎成形工艺，该方法为整体成形、材料利用率高，成形件的边缘位置为细小近球状微观组织，且内部的径向锻造纤维状金属流线完整，力学性能更好。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种花键轴的径向锻应变诱发半固态滚扎成形工艺，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)对棒料进行冷态径向锻造塑性变形

1.1)利用四锤头对称式径向锻造设备对棒料进行径向锻造塑性变形，获得冷锻棒料，且保证该冷锻棒料的断面收缩率达到60％及以上；

1.2)对冷态径向锻造塑性变形后的冷锻棒料进行下料切割，获得成形花键轴用冷锻棒料；

2)对成形花键轴用冷锻棒料进行半固态滚扎成形

2.1)利用加热装置对成形花键轴用冷锻棒料进行半固态等温处理，以获得外侧具有细小近球状微观组织内部具有径向锻造纤维状微观组织的固态半固态复合材料；

2.2)使固态半固态复合材料水平进给，同时控制花键轴滚扎装置内的第一滚扎模具、第二滚扎模具及第三滚扎模具同步旋转对固态半固态复合材料进行轧制，获得边缘位置具有细小近球状微观组织、中心位置为径向锻造纤维细晶状微观组织的花键轴制件。

进一步地，上述步骤1)中，所述棒料为商用6061铝合金棒料。

进一步地，上述步骤1.1)中，所述四锤头对称式径向锻造设备包括第一锤头、第二锤头、第三锤头及第四锤头。

进一步地，上述步骤2.1)中，所述加热装置为中频感应加热装置。