一体成型式驱动轴用冷加工无缝钢管及使用该无缝钢管的驱动轴和该冷加工无缝钢管的制造方法技术

本发明专利技术提供一种一体成型式驱动轴用冷加工无缝钢管及使用该无缝钢管的驱动轴和该冷加工无缝钢管的制造方法。通过曼内斯曼制管法来对热轧的管坯进行冷拔而得到的一体成型式驱动轴用冷加工无缝钢管，为了确保能够应用于其用途的无缝钢管的最大内表面褶皱深度０．１ｍｍ以下及在缩径部中内径缩径率在３０％以上的条件下内表面的最大褶皱深度在０．２０ｍｍ以下，使用由特定的化学组成构成的钢种类，通过曼内斯曼制管法进行的穿孔轧制、延伸轧制之后的定型轧制中的孔型形态的调整、其后对冷拔的壁厚加工度进行调整。由此，作为两端部设置缩径部的一体成型式的汽车用驱动轴而能够确保良好的扭转疲劳特性，能够作为轻量化、静音性最佳的中空构件而使用。通过使用于这些，能够高效率地制造汽车用驱动轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种驱动轴用冷加工无缝钢管、使用该无缝钢 管的驱动轴及驱动轴用冷加工无缝钢管的制造方法，更详细地 说，涉及一种对一体成型式汽车用驱动轴的轻量化、静音性最 佳的、扭转疲劳特性良好的作为中空构件使用的冷加工无缝钢 管、高效率地制造该无缝钢管的方法及使用这些冷加工无缝钢 管制造的驱动轴。
技术介绍
近年来，保护地球环境的必要性越来越提高，在汽车工业 领域中，也要求谋求实现汽车车身的轻量化且有进一步提高节 能的效果。因此，从车体轻量化的观点出发，尝试将汽车用零 件从实心构件替换为中空构件，汽车驱动轴也采用将原材料本 身为中空的钢管作为原材料的中空构件。中空驱动轴有接合式的驱动轴和一体成型式的驱动轴。接合式的驱动轴为以下结构中间部使用没有实施高频淬火等热 处理的钢管，在连接在等速接头、差动齿轮上的两端使用实心 材料、锻造材料，通过摩擦压接、焊接来接合到上述中间部。 一体成型式的驱动轴公知存在例如如下驱动轴使用钢管构件， 对成为与等速接头之间的连接部的两个管端部进行缩径壁厚 化，实施作为连接要素的花键(spline)加工，并对整体实施 高频淬火而成的驱动轴。汽车用驱动轴是将发动机的旋转轴的扭矩传递到轮胎的 重要安全零件，因此需要确保充分的扭转刚性、扭转疲劳强度。另夕卜，在使用无缝钢管作为驱动轴用的中空原材料的情况 下，有时根据制造条件在钢管的内表面残留有褶皱状缺陷、即 在与长度方向垂直的剖面的内表面上形成的凹凸缺陷(以下称 为"内表面褶皱")。当残留有内表面褶皱时，该内表面褶皱较容 易成为疲劳裂痕的起点等破损的重要原因，从而显著地降低驱 动轴的抗疲劳强度。图l是说明通过热加工来制造无缝钢管的曼内斯曼制管 法的制造工序的一例的图。关于该制管方法，将加热到规定温度的实心的圆钢坯l作为轧件，利用穿孔轧制机3在轴芯部进行 穿孔而制造中空管坯2，输送到后续的芯棒式无缝管轧机4的延 伸轧制装置而进行延伸轧制。通过了芯棒式无缝管轧机4的中 空管坯2接着被装入到再热炉5里，再次进行加热之后，通过拉 伸缩径轧机6的定径轧制装置来制造用于冷加工用的管坯等的 无缝钢管。在这种制管法中，在图示的拉伸缩径轧机6的结构中，压 下中空管坯2的 一对轧辊6r由以轧制线为中心相向地进行配置 的3个孔型轧辊6r构成，这些孔型轧辊6r被配置在多个轧机上， 将各个孔型轧辊6 r在相邻的辊轧机之间相对于轧制线垂直的面 内每60。错开压下方向地交替配置。作为其它拉伸缩径轧机6的结构，采用具备在相对于轧制 线垂直的面内每90°错开压下方向地交替配置的4个孔型轧辊 的4辊式定径轧制装置，并且还采用各轧机具备相向的2个孔型 轧辊的2辊式定径轧制装置。另外，在作为定径轧制装置使用的拉伸缩径轧机中，不使 用芯棒式无缝管轧机等内表面限制工具，而通过外径缩径轧制 来完成中空管坯，因此热轧后的钢管内表面容易产生纵条紋状 的褶皱。并且，在上述图l所示的拉伸缩径轧机6的示例中，由3个轧辊构成外径缩径轧制，因此中空管坯相对于轧制线从3个方向上被压下。因此，热加工后的钢管的内表面形状不会成为正圓，而成为有棱角、多角形化了的圓，在其内表面容易形成凹凸形状。为了解决这种无缝钢管的内表面皱褶的问题，在日本专利第2822849号公报中提出有如下 一种方法在各轧机之间使拉伸缩径轧机的压下量成为均匀状态，并且通过喷丸磨削等来对所制造的钢管的内表面进行内表面切削，从而制造驱动轴等汽车用无缝钢管。根据该制造方法，通过对热轧后的无缝钢管的内表面进4亍20pm 500iim切削加工，去除在钢管内表面产生的褶皱，谋求提高抗疲劳强度。但是，这种用喷丸磨削等对内表面的磨削需要庞大的处理时间。具体地说，作为驱动轴用而采用的钢管以内径(下面，只要没有特别的说明，内径、外径都表示直径。)为15 25mm左右的小径构件为对象，但是为了确保上述磨削量而对这些管内表面实施喷丸加工，需要数十分钟至数小时的庞大的处理时间。因此，在上述日本专利第2822849号公报中提出的制造方法中存在制造成本增加并且无法确保工业上所需的批量生产这种较大的问题。如上所述，在无缝钢管的情况下，特别是经过了广泛采用于工业上的、拉伸缩径轧机那样的无内部限制工具的轧制工序的无缝钢管存在由于其轧制机构而容易在钢管产生内表面褶皱这种问题。因而，在驱动轴用无缝钢管中，抑制内表面褶皱的产生成为重要问题。特别是，在将无缝钢管作为 一 体成型式驱动轴的原材料利用的情况下，担心缩径加工对内表面褶皱或者扭转疲劳强度带来的影响。对于将电焊钢管作为原材料来利用，由于具有将尺寸精度、加工精度良好的钢板成型为管状而通过电阻焊进行对接焊的结构，因此几乎不用担心内表面褶皱，因此开始采用于一体成型式驱动轴(例如，参照日本特开2002-356742号公报)，但是对于无缝钢管，由于存在上述问题，因此还没有正式采用。然而，电焊钢管存在沿着其轴线方向延伸的焊接部分(电焊部)容易产生破损而导致作为传动轴强度下降的问题。在将无缝钢管作为原材料利用的情况下，不用担心这些，因此强烈要求对无缝钢管进行面向正式采用的改进。如上所述，在驱动轴用无缝钢管中，从确保疲劳强度的观点出发，如何抑制内表面褶皱成为较大的问题，但是在将无缝钢管用作 一体成型式驱动轴的情况下，对于限制产生内表面褶皱的要求变得更加严格。即，在摩擦压接式等接合式驱动轴的情况下，在对所使用的无缝钢管进行了冷加工的情况下，其冷加工后的内表面褶皱保持原状态成为驱动轴的内表面。此时，在制造一体成型式驱动轴的情况下，在进行了冷加工的两端部实施缩径加工而使两端部接受壁厚化的加工，但是担心随着该缩径加工而使管内表面的褶皱深度明显增加。并且，在将无缝钢管用作中空原材料并制造一体成型式的中空驱动轴的情况下，要求不会产生因管端的缩径加工、滚轧成型加工而导致的裂紋。另外，为了提高驱动轴的性能，也要求通过冷加工后的热处理来硬化到钢管内表面的同时确保高韧性，且兼具有淬透性和韧性。换言之，在用作 一 体成型式驱动轴用的最佳的冷加工无缝钢管中，需要满足以下所有条件能够没有问题地获得复杂成型的冷加工性、通过适当的热处理而兼具淬透性和韧性及作为驱动轴的疲劳强度(扭转疲劳强度)。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述技术背景而完成的，其目的在于提供一种在扭矩疲劳特性中确保充分的强度、并且能够具备冷加工性、兼备淬透性和韧性的一体成型式驱动轴用无缝钢管及该一体成型式驱动轴用无缝钢管的低廉的制造方法，并且提供一种能够发挥良好的扭转疲劳特性、韧性的 一 体成型式驱动轴。驱动轴是将汽车发动机的旋转轴扭矩传递给轮胎的零件，因此期望不会产生能够成为疲劳破坏的起点的缺陷。如上所述，在将无缝钢管作为中空驱动轴的原材料利用情况下，在拉伸缩径轧机等定径轧制装置中，不使用内表面限制工具而通过外径缩径轧制来加工中空管坯，因此在热轧后的钢管上容易产生纵条紋状的内表面褶皱。通常，在传递旋转轴扭矩时，在驱动轴的外表面作用有大于内表面的剪切应力。因此，在驱动轴的内表面没有褶皱等缺陷的状态下，在内外表面的疲劳极限剪切应力都非常大的情况下，疲劳裂紋从所受的剪切应力大于内表面的剪切应力的外表面侧产生、成长。另外，对于外表面侧，即使假设存在使疲劳强度出现问题的程度的缺陷的情况下，也容易进行外表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体成型式驱动轴用冷加工无缝钢管，其特征在于，　具有如下的化学组成：以质量％计，包含Ｃ：０．３０～０．３８％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．３０～２．００％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：０．１５～１．０％、 Ａｌ：０．００１～０．０５％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ｎ：０．０２％以下、Ｂ：０．０００５～０．０１％及Ｏ（氧）：０．００５０％以下，剩余部分为Ｆｅ及杂质，　由下述（１ａ）或者（１ｂ）式定义的Ｂｅｆｆ满足０．０００１％以上；　 　残留在与长度方向垂直的剖面上的内表面处的内表面褶皱的最大深度在０．１０ｍ　ｍ以下，　其中，将Ｔｉ、Ｎ及Ｂ设为含量％，在Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９≥０的情况下，　Ｂｅｆｆ＝Ｂ－１０．８×（Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９）／１４…（１ａ ）　同样地，在Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９＜０的情况下，　Ｂｅｆｆ＝Ｂ…（１ｂ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本忠之，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]