專利名稱：高強(qiáng)度汽車傳動(dòng)軸管材料與軸管制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度汽車傳動(dòng)軸管材料與軸管制造方法，用于汽車傳動(dòng)軸管的 加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
減重節(jié)能是目前汽車發(fā)展的主題之一，對于載重汽車來說，降低一定的重量，就可 以多載重相應(yīng)重量的貨物，同時(shí)可以減少制造單車所需的原材料消耗。汽車傳動(dòng)軸的主要損壞形式傳動(dòng)軸機(jī)件的損壞、磨損、變形以及失去動(dòng)平衡，而機(jī) 件的損壞主要表現(xiàn)為十字軸和突緣叉的斷裂，出現(xiàn)軸管屈服和變形的損壞形式較為少見， 這就為通過提高軸管用材料強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)減薄和減重提供了可能。在日本專利中查到一篇專利，專利發(fā)明人KAWABATAYOSHIKAZU ；SAKATA TAKASHI ； SAKAGUCHI MASAYUKI ；專利號JP2006037205 ；文章題名“METH0D FOR PRODUCING HOLLOW DRIVESHAFT HAVING EXCELLENT FATIGUE RESISTANCE” ；專利內(nèi)容本專利主要介紹的是鋼 管的化學(xué)成分0. 25到0. 55% C，Si，Mn和Al，其成型后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，表面殘余壓應(yīng)力大 于216Mpa，最大可達(dá)440Mpa，根據(jù)需要在化學(xué)組成中加入Cr，Mo, W，Ni，Cu，B或Ti，Nb與V 等元素。目前國內(nèi)通常采用的傳動(dòng)軸管材料為含碳為0. 10%左右，含錳1. 5%左右的Nb 微合金化熱軋鋼板，屈服強(qiáng)度為360-470MPa，抗拉強(qiáng)度為470_580MPa。根據(jù)不同的扭矩輸 出要求，選擇不同的外徑和壁厚，典型的規(guī)格有63. 5X2. 5、89X5、90X3、100X4、108X7、 120X6,140X6 等。熱軋鋼板經(jīng)過以下工序完成制管過程熱軋鋼板-縱剪-帶鋼檢驗(yàn)-上料-予 開卷-開卷-矯平-剪切對焊(TIG)-活套儲(chǔ)料-直緣成型-高頻焊接-清除外毛刺-空 冷-水冷-定徑-在線超聲探傷-矯直-鋸切-平頭-成品檢驗(yàn)(壓扁、擴(kuò)口、水壓等)-包裝。據(jù)資料介紹，日本汽車傳動(dòng)軸用焊接鋼管抗拉強(qiáng)度一般為500N/mm2。住友金屬公 司開發(fā)了抗拉強(qiáng)度為700N/mm2的汽車傳動(dòng)軸用焊接鋼管，最近又成功開發(fā)了抗拉強(qiáng)度為 800N/mm2的新產(chǎn)品，其含碳量均在0. 20%左右，錳含量在0. 70-1. 40%之間。德國和瑞典 的汽車傳動(dòng)軸管采用類似我國的20和20Mn2材料，其抗拉強(qiáng)度為600-750MPa，屈服強(qiáng)度在 500-650MPa。在國家鼓勵(lì)減重節(jié)能的環(huán)境下，充分挖掘汽車零部件的減重和輕量化潛力，是汽 車行業(yè)材料技術(shù)人員面臨的長期課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度汽車傳動(dòng)軸管材料與軸管制造方法，其軸管 采用熱軋鋼板冷成型后高頻焊接而成，通過調(diào)整成型、焊接工藝參數(shù)以及低倍或金相組織 參數(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，試制軸管滿足水壓、壓扁及擴(kuò)口要求；力學(xué)性能為RpO. 2 ^ 600MPa,Rm≥700MPa，A5≥13%，，材料強(qiáng)度提高30%以上，可實(shí)現(xiàn)減重30%以上。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的高強(qiáng)度汽車傳動(dòng)軸管材料，其特征在于汽車 傳動(dòng)軸管材料按重量百分比由以下成分組成=C 0. 05-0. 20，Si 0. 05-0. 20，Mn 1. 00-2. 20， P 0-0. 025，S 0-0. 010，Al 0. 015-0. 040，NbO. 01-0. 10，Ti 0. 02-0. 16 ；汽車傳動(dòng)軸管的 制造方法如下將上述成分的原料進(jìn)行縱剪后，進(jìn)入上料機(jī)予開卷，當(dāng)開卷后進(jìn)行矯平，帶 料連接對焊(TIG)，活套儲(chǔ)料進(jìn)入直緣成型，并進(jìn)行高頻焊接，焊接后清除外毛刺再進(jìn)行 空冷、水冷后定徑并在線超聲探傷，矯直、鋸切、平頭進(jìn)行成品檢驗(yàn)后包裝；其特征在于 直緣成型是采用德國曼內(nèi)斯曼公司RN120L直緣成型機(jī)組包括初成型和精成型；初成型 時(shí)用預(yù)彎機(jī)架一架與排輥成型機(jī)完成，精成型機(jī)兩架次，擠壓輥為四輥式，定徑機(jī)架為三 架次，矯直采用土耳其頭兩架次；工藝參數(shù)為翅片一架輥縫2. 8-3. 5mm ；翅片二架輥縫 2. 6-3. 2mm;排輥進(jìn)口參數(shù)高63_87_，開合沘-82_ ；排輥出口參數(shù)高130_182_，開合 72-100mm ；感應(yīng)圈前端距擠壓輥中心線距離132_138mm ；感應(yīng)線圈參數(shù)寬度108_128mm，內(nèi) 徑118-153mm ;V形開口角3° -5° ；擠壓輥出口尺寸參數(shù)水平88_125mm，垂直88_122mm ； 高頻焊接的技術(shù)參數(shù)為采用挪威EFD400KW固態(tài)高頻裝置；額定功率400KW頻率150 250KHZ，具有負(fù)載自動(dòng)匹配功能；輸入功率(KW) 203-238 ；交流電流㈧100-109;頻率 (KHZ) 174-178 ；直流電壓(V) 642-652 ；輸出功率(Kff) 200-225 ；偏移量％ 13-20 ；焊接速度 m/min 20-27。所述的焊縫中心熔合線寬度控制在0.04 0. 19mm范圍內(nèi)；金屬流線上升角應(yīng)控 制在45° 80°范圍內(nèi)，熱影響區(qū)寬度控制在壁厚的0.36 0.69倍范圍內(nèi)。本發(fā)明的積極效果是通過合理材料成分和性能的選用，合理軸管制造工藝參數(shù)的 調(diào)整和制定，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度傳動(dòng)軸管的制造，并在原設(shè)計(jì)軸管壁厚的基礎(chǔ)上減薄20%以上。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述實(shí)施例1 以下成分按重量百分比 C 0.080 Si 0.12 Mn 1.23 S 0.002 P0. 015 Al 0.039 NbO. 025，Ti 0.08制成Φ120Χ4汽車傳動(dòng)軸管；其中軸管成型采用德國曼內(nèi)斯曼公司 RN120L直緣成型機(jī)組，包括初成型和精成型，初成型為預(yù)彎機(jī)架一架加排輥成型機(jī)，精成型 機(jī)兩架次，擠壓輥為四輥式，定徑機(jī)架為三架次，矯直采用土耳其頭兩架。直緣成型機(jī)組的 工藝參數(shù)為翅片一架輥縫3mm，翅片二架輥縫2. 8mm,排輥進(jìn)口高85mm，開合30mm ；排輥出 口高180mm，開合74mm，感應(yīng)圈前端距擠壓輥中心線距離135mm，感應(yīng)線圈寬度(mm) 125內(nèi) 徑150 (mm) V形開口角4擠壓輥出口尺寸水平121. 7mm，垂直120. 4mm ； Φ89X 3. 5汽車傳 動(dòng)軸管直緣成型機(jī)組的工藝參數(shù)為翅片一架輥縫3. 2mm，翅片二架輥縫3mm，排輥進(jìn)口高 65mm，開合80mm;排輥出口高132mm，開合98mm，感應(yīng)圈前端距擠壓輥中心線距離135mm，感 應(yīng)線圈寬度mmlll，內(nèi)徑121mm，V形開口角4，擠壓輥出口尺寸水平90. 5mm，垂直88. 7mm強(qiáng)度傳動(dòng)軸管焊接工藝參數(shù)為采用挪威EFD400KW固態(tài)高頻裝置。額定功率 400KW頻率150 250KHZ，具有負(fù)載自動(dòng)匹配功能。高頻焊接Φ 120X4的1#和2#汽車傳動(dòng)軸管時(shí)的工藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)度汽車傳動(dòng)軸管材料，其特征在于汽車傳動(dòng)軸管材料按重量百分比由以下成 分組成C 0.05-0. 20，Si 0.05-0. 20，Mn 1.00-2. 20，P 0-0. 025, S 0-0. 010，Al 0.015-0.040， NbO. 01-0. 10，Ti 0.02-0. 16 ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車傳動(dòng)軸管材料，其特征在于傳動(dòng)軸管的制造方法如 下將上述成分的原料進(jìn)行縱剪后，進(jìn)入上料機(jī)予開卷，當(dāng)開卷后進(jìn)行矯平，帶料連接對焊 (TIG)，活套儲(chǔ)料進(jìn)入直緣成型，并進(jìn)行高頻焊接，焊接后清除外毛刺再進(jìn)行空冷、水冷后定 徑并在線超聲探傷，矯直、鋸切、平頭進(jìn)行成品檢驗(yàn)后包裝；其特征在于直緣成型是采用 德國曼內(nèi)斯曼公司RN120L直緣成型機(jī)組包括初成型和精成型；初成型時(shí)用預(yù)彎機(jī)架一架 與排輥成型機(jī)完成，精成型機(jī)兩架次，擠壓輥為四輥式，定徑機(jī)架為三架次，矯直采用土耳 其頭兩架次；工藝參數(shù)為翅片一架輥縫2. 8-3. 5mm ；翅片二架輥縫2. 6-3. 2mm ；排輥進(jìn)口 參數(shù)高63-87mm，開合^_82mm ；排輥出口參數(shù)高130_182mm，開合72_100mm ；感應(yīng)圈前端 距擠壓輥中心線距離132-138mm ；感應(yīng)線圈參數(shù)寬度108_128_，內(nèi)徑118_153mm ；V形開 口角3° -5° ；擠壓輥出口尺寸參數(shù)水平88-125mm，垂直88-122mm;高頻焊接的技術(shù)參數(shù) 為采用挪威EFD400KW固態(tài)高頻裝置；額定功率400KW頻率150 250KHZ，具有負(fù)載自 動(dòng)匹配功能；輸入功率(KW) 203-238 ；交流電流(A) 100-109 ；頻率(KHZ) 174-178 ；直流電壓 (V) 642-652 ；輸出功率(KW) 200-225 ；偏移量％ 13-20 ；焊接速度m/min 20-27 ；所述的焊縫 中心熔合線寬度控制在0.04 0. 19mm范圍內(nèi)；金屬流線上升角應(yīng)控制在45° 80°范圍 內(nèi)，熱影響區(qū)寬度控制在壁厚的0. 36 0. 69倍范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度汽車傳動(dòng)軸管材料與軸管制造方法，其特征在于汽車傳動(dòng)軸管材料按重量百分比由以下成分組成C 0.05-0.20，Si 0.05-0.20，Mn 1.00-2.20，P 0-0.025，S 0-0.010，Al 0.015-0.040，Nb 0.01-0.10，Ti 0.02-0.16；其力學(xué)性能為Rp0.2≥600MPa，Rm≥700MPa，A5≥13％，材料強(qiáng)度提高30％以上，可實(shí)現(xiàn)減重30％以上。
文檔編號B23P15/00GK102051523SQ20091021783
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者劉柯軍, 張義和, 鄒德志, 陳成奎, 馬建國, 黃鎮(zhèn)如 申請人:中國第一汽車集團(tuán)公司