等速萬(wàn)向節(jié)精鍛的發(fā)展方向

1.等速萬(wàn)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(jī)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(gè)很難處理的技術(shù)問(wèn)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(jué)得手工去毛刺最可靠。但是，在大批量生產(chǎn)時(shí)，往自動(dòng)化生產(chǎn)線中插入幾個(gè)手工操作的工序，無(wú)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(gè)技術(shù)難題，如在筒形殼和三柱槽殼溫鍛或冷精整時(shí)完成了倒角成形，這是一個(gè)可行的途徑。對(duì)此，提出在三柱槽殼溫鍛時(shí)，最后增加一個(gè)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(jī)上很難安排倒角成形工步。隨著技術(shù)進(jìn)步，５工位溫鍛壓力機(jī)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題。圖8-5-2為三柱槽殼５工位溫鍛的各個(gè)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(wèn)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(wàn)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(jìn)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(jī)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(zhǎng)、能耗大的工序。一個(gè)退火周期往往要24h以上，而且需要配備無(wú)氧化退火設(shè)備。正火雖然時(shí)間周期較短，但無(wú)氧化的正火爐比無(wú)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(zhǎng)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(lái)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(diǎn)以上，對(duì)鍛后的溫鍛件降溫速度進(jìn)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(jī)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(lái)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(yàn)和生產(chǎn)實(shí)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(duì)此，先后開(kāi)發(fā)了多種不同的控溫冷卻設(shè)備，來(lái)滿足不同情況下控制冷卻的要求。



對(duì)于中小批量的手動(dòng)溫鍛生產(chǎn)線，等速萬(wàn)向節(jié)溫鍛件每分種的產(chǎn)量為５件左右。由于單位時(shí)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(bǔ)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(shí)測(cè)溫度來(lái)決定打開(kāi)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(dá)控制網(wǎng)帶速度來(lái)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(bǔ)充鍛件熱量的散失，可見(jiàn)，控制冷卻的能耗要比退火和正火大大減少。這樣的一臺(tái)控溫生產(chǎn)線一般有近10m長(zhǎng)，功率60kW～80kW，生產(chǎn)率為600kg/h左右。

在自動(dòng)化多工位壓力機(jī)組成的溫鍛自動(dòng)生產(chǎn)線上，由于溫鍛件的生產(chǎn)率達(dá)到每分鐘12件～22件，終鍛件的溫度高于手動(dòng)溫鍛生產(chǎn)線，而且鍛件自身熱量遠(yuǎn)超過(guò)鍛件散失的熱量。這時(shí)，控溫冷卻生產(chǎn)線主要控制的是鍛件的冷卻速度，無(wú)需對(duì)鍛件進(jìn)行補(bǔ)充加熱。所以，為溫鍛自動(dòng)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(dòng)方式開(kāi)關(guān)風(fēng)扇來(lái)達(dá)到控溫冷卻的目的。



3.鐘形殼鍛件高速熱鐓工藝

近年來(lái)，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(jī)上完成鐘形殼熱鍛件的成形方案。

在高速熱鐓鍛機(jī)上要完成鐘形殼的成形并不是容易的事情。一開(kāi)始，只有短柄和無(wú)柄的鐘形殼能在高速熱鐓鍛機(jī)上生產(chǎn)。后來(lái)，設(shè)備制造廠家開(kāi)發(fā)出擠壓型的高速熱鐓鍛機(jī)，加強(qiáng)了凹模頂出機(jī)構(gòu)的能力，加長(zhǎng)了頂出長(zhǎng)度，使之適應(yīng)等速萬(wàn)向節(jié)杯桿類鍛件的生產(chǎn)。這樣的設(shè)備型號(hào)就是瑞士Hatebur-Hotmatic HM75擠壓型高速熱鐓鍛機(jī)（圖8-5-4）?，F(xiàn)在，鐘形殼的高速自動(dòng)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(jī)上生產(chǎn)。除瑞士哈特貝爾公司外，日本的阪村壓力機(jī)公司也正在開(kāi)發(fā)同樣的項(xiàng)目。




4.無(wú)磷化處理的冷精整工藝

（1）磷化、皂化處理對(duì)環(huán)境的影響

冷鍛生產(chǎn)的磷化薄膜處理過(guò)程中，磷化液槽會(huì)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(huì)在磷化槽壁和加熱盤管上結(jié)成難以去除的堅(jiān)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(zhǎng)期積累下去，大量高含磷量的廢渣將無(wú)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(guò)度營(yíng)養(yǎng)化，引起藻類或浮萍等水生植物的瘋長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)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(guó)的環(huán)保部門對(duì)含磷廢水的處理和排放都有嚴(yán)格的規(guī)定，對(duì)在生產(chǎn)中使用和排放含磷化合物的企業(yè)有嚴(yán)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(wú)磷化處理的冷精整工藝

近年來(lái)由于環(huán)保的問(wèn)題，有的企業(yè)正在推廣應(yīng)用無(wú)磷化的冷精整工藝，具體的做法是將溫鍛后的毛坯進(jìn)行拋丸，然后噴淋冷鐓油或拉深油進(jìn)行潤(rùn)滑處理，再冷精整成形。這種方法避免了磷化處理過(guò)程對(duì)環(huán)境帶來(lái)的嚴(yán)重污染，是應(yīng)該大力推廣的新工藝。但無(wú)磷化溫鍛件與模具間的摩擦較大，在冷精整成形過(guò)程中模具的發(fā)熱和磨損比較嚴(yán)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(jìn)行。