等速萬向節(jié)精鍛的發(fā)展方向

1.等速萬向節(jié)殼體鍛件倒角成形

在筒形殼和三柱槽殼精鍛件的機加工生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)這些鍛件車完倒角和端面以后的去除殘留毛刺，是一個很難處理的技術(shù)問題（圖8-5-1）。到目前為止，人們發(fā)明了許多去毛刺的設(shè)備和方法，最后還是覺得手工去毛刺最可靠。但是，在大批量生產(chǎn)時，往自動化生產(chǎn)線中插入幾個手工操作的工序，無論是生產(chǎn)效率，還是保證作業(yè)質(zhì)量，都不能使人滿意。



為了徹底解決這個技術(shù)難題，如在筒形殼和三柱槽殼溫鍛或冷精整時完成了倒角成形，這是一個可行的途徑。對此，提出在三柱槽殼溫鍛時，最后增加一個倒角成形工步的方案。

但是，現(xiàn)有的３工位和４工位的溫鍛機上很難安排倒角成形工步。隨著技術(shù)進步，５工位溫鍛壓力機的出現(xiàn)解決了這個問題。圖8-5-2為三柱槽殼５工位溫鍛的各個變形工步，在溫鍛的第５變形工步中完成了鍛件倒角成形。在三柱槽殼溫鍛件杯口端部鍛造成形了倒角，不但解決了毛刺問題，而且倒角尺寸的一致性也得到了提高。



2.控制冷卻在溫鍛生產(chǎn)中的應(yīng)用

在等速萬向節(jié)殼體的溫鍛成形生產(chǎn)中，鍛后的退火或正火是一道關(guān)鍵工序。中碳鋼溫鍛件進行退火或正火后，鍛件組織和硬度、塑性等指標(biāo)能充分滿足后續(xù)機加工、冷滾軋花鍵和高頻淬火的要求。

但退火或正火是一道生產(chǎn)周期長、能耗大的工序。一個退火周期往往要24h以上，而且需要配備無氧化退火設(shè)備。正火雖然時間周期較短，但無氧化的正火爐比無氧化的退火爐要求高得多，設(shè)備投資也大得多。顯然，大能耗、長周期和間歇式的生產(chǎn)模式與當(dāng)代汽車零部件低成本、高效率的生產(chǎn)目標(biāo)則越來越不適應(yīng)。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，中碳鋼的溫鍛加熱溫度只要滿足材料基本奧氏體化，并且保持終鍛溫度在臨界點以上，對鍛后的溫鍛件降溫速度進行適當(dāng)?shù)目刂?，能夠使鍛后鍛件的組織、硬度、塑性等指標(biāo)基本滿足后續(xù)機加工、冷滾軋花鍵和高頻淬火的要求。這種控制鍛后鍛件冷卻來獲得鍛件預(yù)期組織的方法，被稱為控制冷卻。這種工藝最早應(yīng)用在非調(diào)質(zhì)鋼的余熱處理，現(xiàn)在已推廣到中碳鋼的溫鍛生產(chǎn)中。

經(jīng)大量的試驗和生產(chǎn)實踐，得出中碳鋼溫鍛件按圖8-5-3的工藝曲線冷卻后，能滿足后續(xù)加工的需要。對此，先后開發(fā)了多種不同的控溫冷卻設(shè)備，來滿足不同情況下控制冷卻的要求。



對于中小批量的手動溫鍛生產(chǎn)線，等速萬向節(jié)溫鍛件每分種的產(chǎn)量為５件左右。由于單位時間內(nèi)溫鍛件的數(shù)量少，熱量的散失快，因此，溫鍛后控制冷卻的設(shè)備是一條既有冷卻風(fēng)扇，又有補充加熱器件的網(wǎng)帶爐式控溫冷卻生產(chǎn)線。在生產(chǎn)線的各控制段，分別有控溫裝置根據(jù)實測溫度來決定打開冷卻風(fēng)扇或加熱器件，使溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)。而冷卻速度則由調(diào)速馬達控制網(wǎng)帶速度來調(diào)節(jié)。由于爐體是由保溫材料構(gòu)成，因此，該設(shè)備的加熱功率只要能夠補充鍛件熱量的散失，可見，控制冷卻的能耗要比退火和正火大大減少。這樣的一臺控溫生產(chǎn)線一般有近10m長，功率60kW～80kW，生產(chǎn)率為600kg/h左右。

在自動化多工位壓力機組成的溫鍛自動生產(chǎn)線上，由于溫鍛件的生產(chǎn)率達到每分鐘12件～22件，終鍛件的溫度高于手動溫鍛生產(chǎn)線，而且鍛件自身熱量遠超過鍛件散失的熱量。這時，控溫冷卻生產(chǎn)線主要控制的是鍛件的冷卻速度，無需對鍛件進行補充加熱。所以，為溫鍛自動線配套的控制冷卻生產(chǎn)線往往是一條帶有冷卻風(fēng)扇的輸送帶，調(diào)節(jié)輸送帶的速度，并用人工或自動方式開關(guān)風(fēng)扇來達到控溫冷卻的目的。



3.鐘形殼鍛件高速熱鐓工藝

近年來，隨著汽車零部件集約化生產(chǎn)，傳統(tǒng)的多工位熱模鍛和溫鍛生產(chǎn)效率已不能滿足需要。在這種背景下，瑞士哈特貝爾公司推出了在高速熱鐓鍛機上完成鐘形殼熱鍛件的成形方案。

在高速熱鐓鍛機上要完成鐘形殼的成形并不是容易的事情。一開始，只有短柄和無柄的鐘形殼能在高速熱鐓鍛機上生產(chǎn)。后來，設(shè)備制造廠家開發(fā)出擠壓型的高速熱鐓鍛機，加強了凹模頂出機構(gòu)的能力，加長了頂出長度，使之適應(yīng)等速萬向節(jié)杯桿類鍛件的生產(chǎn)。這樣的設(shè)備型號就是瑞士Hatebur-Hotmatic HM75擠壓型高速熱鐓鍛機（圖8-5-4）。現(xiàn)在，鐘形殼的高速自動熱鐓鍛成形工藝已正式投產(chǎn)（圖8-5-5），廠家正在積極研究將筒形殼和三柱槽殼鍛件放到高速熱鐓鍛機上生產(chǎn)。除瑞士哈特貝爾公司外，日本的阪村壓力機公司也正在開發(fā)同樣的項目。




4.無磷化處理的冷精整工藝

（1）磷化、皂化處理對環(huán)境的影響

冷鍛生產(chǎn)的磷化薄膜處理過程中，磷化液槽會產(chǎn)生令人討厭的結(jié)渣現(xiàn)象。這種灰白色的渣層只要幾天不去清理，就會在磷化槽壁和加熱盤管上結(jié)成難以去除的堅硬的渣殼，不但影響加熱管的熱傳導(dǎo)，而且并使槽的容積減少、槽液渾濁，影響磷化薄膜的質(zhì)量。因此，磷化、皂化生產(chǎn)線上每天都要清掃出較多的含磷廢渣。長期積累下去，大量高含磷量的廢渣將無法妥善處理。

另外，磷化生產(chǎn)中清洗液一旦排放到河道溝渠中去，將造成河水的過度營養(yǎng)化，引起藻類或浮萍等水生植物的瘋長，嚴重時造成大面積水面污染，致使水質(zhì)變色、發(fā)臭、并放出有毒氣味，影響人們的健康生活。因此，世界各國的環(huán)保部門對含磷廢水的處理和排放都有嚴格的規(guī)定，對在生產(chǎn)中使用和排放含磷化合物的企業(yè)有嚴格的整治要求。由于含磷廢棄物和含磷廢水的處理成本高昂，使企業(yè)不得不盡量尋找避免使用含磷化合物的新工藝。

（2）無磷化處理的冷精整工藝

近年來由于環(huán)保的問題，有的企業(yè)正在推廣應(yīng)用無磷化的冷精整工藝，具體的做法是將溫鍛后的毛坯進行拋丸，然后噴淋冷鐓油或拉深油進行潤滑處理，再冷精整成形。這種方法避免了磷化處理過程對環(huán)境帶來的嚴重污染，是應(yīng)該大力推廣的新工藝。但無磷化溫鍛件與模具間的摩擦較大，在冷精整成形過程中模具的發(fā)熱和磨損比較嚴重，因此必需采用經(jīng)TiC涂層的冷精整沖頭和硬質(zhì)合金制作的精整凹模，方能保證冷精整能正常進行。