一种单头花键轴套加工工艺制造技术

本发明专利技术提出一种单头花键轴套加工工艺，包括步骤：下料，抛丸，表面涂层，加热，锻造，淬火，回火，以及温挤压成型。本发明专利技术的采用相变与形变耦合近成型技术的单头花键轴套加工工艺，制备的零件除关键尺寸以外，无需后续加工，提高了原材料的利用率；与传统模锻成形工艺相比较，快速实现了组织均匀化和晶粒细化以及弥散强化，避免了传统模锻工艺成形后期由于调质或正火工艺导致变形量大，芯部容易产生微裂纹或同轴度无法保证所带来的问题；另本发明专利技术的工艺生产率高、能源消耗以及制造成本的降低，制造周期短，提高了产品的整体竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属机械加工
，特别涉及一种单头花键轴套的锻造加工工艺。
技术介绍
近年来,随着以汽车工业为代表的机械工业飞速发展和日趋白热化的国际市场竞争,提高零部件精度与性能、实现设计过程的高效率、低成本与生产工艺的低能耗已成为制造业提高市场竞争力的重要途径。沿袭多年的普通切削加工技术以及传统的锻造技术已难以满足目前的生产要求。传统锻造技术是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，通过锻造可以消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构；同时由于保存了完整的金属流线，因此锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。按照锻造温度，锻造可以分为冷锻、温段以及热锻。其中温锻是指在钢的再结晶温度以下且高于常温的锻造，采用温锻工艺可以提高锻件的精度和质量，同时又没有冷锻那样大的成形力，一般适用于对质量和精度要求较高的部件的锻造成型。具体部件的锻造工艺根据部件的具体结构又有不同。如图1所示的一种单头花键轴套，目前采用的锻压工艺步骤为：坯料下料、抛丸、加热、温锻、抛丸、正火、磷皂化、冷挤压成型、机加工、淬火。采用这种现有工艺的缺点是：锻造过程中，难以对金属微观组织进行准确的控制，锻后微观组织中存在不均匀现象，金相组织中可以观察到呈不规则分布的粗大晶粒(如图4所示)；后道的正火过程虽然能够在一定程度上细化组织，改善金属性能，消除锻造过程中的不均匀应力分布，但正火加热温度高，保温时间长，造成较高能耗的同时也降低了生产效率；而冷挤压过程由于是在常温下进行的，因此变形抗力较大，冷挤压模具在冷热交变的温度场中承受复杂的应力状态，模具损耗严重；另外，工件在后期淬火过程中，变形量较大，不仅工件尺寸精度难以保证而且容易产生微裂纹，在工件使用中这些显微裂纹易成为应力集中源，导致宏观断裂的发生从而降低产品使用寿命。因此，为了提高锻件的质量，需要对现有的工艺进行调整，设计一种锻件质量更高的锻造加工工艺。
技术实现思路
针对现有锻造加工工艺中的问题，本专利技术提出一种新的单头花键轴套加工工艺，其可以使最终产品的晶粒更加细化，具备更大的塑性变形量。为实现本专利技术的目的，本专利技术的一种单头花键轴套加工工艺包括如下步骤：S1：下料，将棒材原料锯成待加工坯料；S2：抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入适量菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；S3：表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；S4：加热，将涂层完成的坯料加热至850℃-1050℃；S5：锻造，将加热后的坯料分别进行正挤、镦粗以及反挤；S6：淬火，利用锻后余热进行快速淬火，确保工件完全马氏体化；S7：回火，将淬火后得工件加热至500℃-650℃，保温2-6min；以及S8：温挤压成型，将回火工件放入模具模腔，进行温挤压成型。优选的，所述温挤压成型时的工件温度为550℃-650℃。本专利技术的单头花键轴套加工工艺，采用相变与形变耦合近成型技术，制备的零件除关键尺寸以外，无需后续加工,提高了原材料的利用率；与传统模锻成形工艺相比较,快速实现了组织均匀化和晶粒细化以及弥散强化,避免了传统模锻工艺成形后期由于调质或正火工艺导致变形量大,芯部容易产生微裂纹或同轴度无法保证所带来的问题；另本专利技术的工艺生产率高、能源消耗以及制造成本的降低,制造周期短,提高了产品的整体竞争力。附图说明通过下面结合附图的详细描述，本专利技术前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：图1所示为马氏体组织在200℃-600℃其塑性的变化规律图；图2所示为本专利技术的单头花键轴套加工工艺的流程图；图3所示为本专利技术的单头花键轴套加工工艺中的锻造步骤的部件加工过程图示；图4所示为传统锻造工艺形成的锻件的晶粒组织图；图5所示为本专利技术的工艺形成的锻件的晶粒组织图。具体实施方式由于传统的锻造技术已难以满足目前产业中对于部件高精度高性能的要求，本专利技术提出一种相变与形变耦合近成型技术来进行单头花键轴套的加工工艺。具体的，本专利技术的采用相变与形变耦合技术的一种新的单头花键轴套加工工艺包括如下步骤：S1：下料，将棒材原料锯成待加工坯料；坯料重量相互差≤0.01kg；S2：抛丸，选用合适的抛丸机，在钢丸中掺入适量菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；S3：表面涂层，选用水基石墨乳液选择合适的配比，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将打毛的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；S4：加热，选用中频感应炉将表面涂层后的坯料加热至850℃-1050℃；S5：锻造，将加热后的坯料分别进行正挤、镦粗以及反挤；具体请见图2所示的加工工序图；S6：淬火，利用锻后余热进行迅速淬火，确保工件完全淬透(完全马氏体化)，淬火介质为水或淬火液；S7：回火，将淬火后得工件加热至500℃-650℃，保温2-6min；以及S8：温挤压成型，将回火工件放入模具模腔，进行温挤压成型。相变与形变耦合技术是使金属材料在模具和锻压设备作用下发生预成形制坯,利用变形后的预热进行淬火即形变热处理,得到过饱和铁素体组织即马氏体。预成形热锻时变形程度越大，位错运动以及位错交滑移越显著，晶粒破损越严重,在再结晶作用下得到了细小均匀的奥氏体晶粒,为马氏体进一步细化打下了基础。奥氏体晶粒越细小,形变淬火后得到的马氏体也越小,其组织的内能也越高。由于淬火态钢是成分均匀的单相过饱和铁素体组织,当快速加热到一定温度后并保温恰当时间,其过饱和度有所下降,此时变形所表现的塑性要优于“铁素体+珠光体”的两相组织，随后的温锻近成形过程中,在内能和形变能共同作用下,过饱和的碳将以稳定的碳化物形式通过应变诱导方式在晶内和晶界析出,最终获得到了细小的铁素体,并在铁素体晶内或晶界均匀分布着颗粒状的碳化物组织,实现晶界与质点弥散分布的共同强化效果,而弥散分布的碳化物可有效地防止晶粒长大,使超细晶具有很高的稳定性。在上述工艺步骤中，将淬火工艺移至温挤压成型工艺之前，淬火的主要目的是获得尽量多的马氏体。在碳钢的各类组织中，晶粒尺寸最为细小是马氏体组织，低碳钢、中碳钢、不锈钢等钢中的马氏体组织是由众多成群的、相互平行排列的板条所组成，故称为板条马氏体,板条之间为小角度晶界。原始组织的细化程度越高，塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单头花键轴套加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下步骤：S1：下料，将棒材原料锯成待加工坯料；S2：抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入适量菱角砂，将坯料表面打毛形成凹坑；S3：表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃‑300℃，将经过抛丸的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；S4：加热，将涂层完成的坯料加热至850℃‑1050℃；S5：锻造，将加热后的坯料分别进行正挤、镦粗以及反挤；S6：淬火，利用锻后余热进行快速淬火，确保工件完全马氏体化；S7：回火，将淬火后得工件加热至500℃‑650℃，保温2‑6min；以及S8：温挤压成型，将回火工件放入模具模腔，进行温挤压成型。

【技术特征摘要】
1.一种单头花键轴套加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括
如下步骤：
S1：下料，将棒材原料锯成待加工坯料；
S2：抛丸，在抛丸机的钢丸中掺入适量菱角砂，将坯料表面打毛
形成凹坑；
S3：表面涂层，将配比好的石墨液加温到150℃-300℃，将经过抛
丸的坯料置于其中浸泡数分钟，晾干；
S4：加热，将涂层完成的坯料加热至850℃-1050℃；
S5：锻...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾成义，汪建敏，沈华宾，樊博闻，饶广，谢国兵，梅荣银，
申请(专利权)人：江苏海宇机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32