專利名稱：高強度汽車傳動軸管erw焊接工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳動軸管焊接工藝，特別是高強度汽車傳動軸管ERW焊接工藝。
背景技術：
汽車用新材料在世界范圍內研究者眾多，新材料的發展速度也是日新月異。作為物流的商用車在世界范圍內的主要制造商有德國曼公司、沃爾沃公司等歐洲企業，以及中國重汽、一汽等國內企業。現用汽車傳動軸材料屈服強度大致在480 550MP，軸管均采用高頻電阻焊接。首先現用傳動軸材料屈服強度不能滿足日益提高的應用要求，為提高承載力及安全系數，導致軸管壁厚越來越厚，與汽車整車輕量化的趨勢相背而駛。其次現用材料的疲勞強度也不能滿足日益惡劣的應用要求。減重節能是目前汽車發展的主題之一，對于載重汽車來說，降低一定的重量，就可以多載重相應重量的貨物，同時可以減少制造單車所需的原材料消耗。 汽車傳動軸的主要損壞形式傳動軸機件的損壞、磨損、變形以及失去動平衡，而機件的損壞主要表現為十字軸和突緣叉的斷裂，出現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度來實現減薄和減重提供了可能。在日本專利中查到一篇專利，專利發明人KAWABATAYOSHIKAZU ；SAKATA TAKASHI ；SAKAGUCHI MASAYUKI ;專利號JP2006037205 ;文章題名“METH0D FOR PRODUCING HOLLOWDRIVESHAFT HAVING EXCELLENT FATIGUE RE SISTANCE”;專利內容本專利主要介紹的是鋼管的化學成分0. 25到O. 55% C，Si，Mn和Al，其成型后進行調質處理，表面殘余壓應力大于216Mpa，最大可達440Mpa，根據需要在化學組成中加入Cr，Mo, W，Ni，Cu，B或Ti，Nb與V等元素。目前國內通常采用的傳動軸管材料為含碳為O. 10%左右，含錳I. 5%左右的Nb微合金化熱軋鋼板，屈服強度為360-470MPa，抗拉強度為470_580MPa。根據不同的扭矩輸出要求，選擇不同的外徑和壁厚，典型的規格有63. 5X2. 5、89X5、90X3、100X4、108X7、120X6,140X6 等。熱軋鋼板經過以下工序完成制管過程熱軋鋼板-縱剪-帶鋼檢驗-上料-予開卷-開卷-矯平-剪切對焊(TIG)-活套儲料-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(壓扁、擴口、水壓等)-包裝。在國家鼓勵減重節能的環境下，充分挖掘汽車零部件的減重和輕量化潛力，是汽車行業材料技術人員面臨的長期課題。
發明內容
本發明的目的是提供一種高強度汽車傳動軸管ERW焊接工藝，ERff焊接后的高強度汽車傳動軸管屈服強度達到750MP以上，0°沖擊功平均45J以上，用此種材料經過冷彎成型，高頻焊接做成傳動軸管。
本發明的高強度汽車傳動軸管ERW焊接工藝，汽車傳動軸管材料按重量百分比由以下成分組成C O. 04-0. 19, Si O. 04-0. 19, Mn I. 00-2. 00, P 0-0. 02, S 0-0. 09，AlO. 014-0. 038, NbO. 01-0. 09，Ti O. 01-0. 10 ;對上述成分的對原材料進行驗證，運到備卷區，對原料進行開卷，對開卷后原材料進行矯平、剪切、帶料連接對焊(TIG)，進行活套儲料，對原料進行刨邊，對原料進行縱剪后的母材超聲波進行探傷，進入直緣成型，進行高頻焊接、焊接后去清除內毛刺，焊縫超聲波探傷，對焊縫熱處理，對軸管進行空冷、水冷后定徑，對軸管進行銑切，銑切后的軸管進行矯直，對軸管進行水壓試驗，軸管進行通經，對軸管離線超聲波探傷、管端超聲波探傷，軸管進行測長稱重，對成品的軸管涂油、噴標、打包，軸管進行最終檢驗、發運，其特征在于使用刨邊機對原料的鋼板進行平行型刨邊，平行型刨邊將提高后續焊接金屬流動上升角，降低軸管內、外毛刺的產生，以及提高焊接斷面的強度；直緣成型是采用KUSAKABE直緣成型機組包括粗成型和精成型，粗成型時對鋼帶中部彎曲的BDl和BD2機架，軸承處輥軸直徑為260MM，輥軸材料為42CRM0，經過離子氮化熱處理，剛性較高,邊部彎曲由6個架次完成，且全部采用空彎,每個架次的變形延伸量較小,確保了均勻變形，并且保證了設備的安全運行，3個精成型架的上下輥軸直徑達到190mm，側輥輥軸直徑達到150mm，且材質為42CrMo，經過離子氮化熱處理，保證了鋼帶在精成型機組中幾何尺寸的變化，消除部分邊部彎曲時產生的應力，V形開口角3° -5°，擠壓輥出口尺寸參數 為水平方向88-125mm，垂直方向88_122mm ;高頻焊接的技術參數為采用ERW固態高頻焊機，額定功率達到400KW，頻率150-250KHZ，輸入功率203-238KW，交流電流100-109A，頻率174-178KHZ,直流電壓642-652V，輸出功率200-225KW，偏移量13-20 %，焊接速度20_27m/min，焊縫中心熔合線寬度控制在O. 04-0. 19mm范圍內，金屬流線上升角控制在45° -80°范圍內，熱影響區寬度控制在壁厚的O. 36-0. 69倍范圍內，，通過信號線與成型機組相連接，根據輸入的鋼管規格，以及自動測速裝置實測的鋼管生產速度，焊機自動進行電流、電壓、功率、頻率的調節；焊縫熱處理設備使用三臺焊縫中頻熱處理設備，功率為600KW，三臺焊縫中頻熱處理設備的頻率依次為1200HZ、1500HZ、2500HZ，中頻感應加熱器長度達到1730MM,焊縫熱處理寬度達40MM，具有負載自動匹配功能，采用弧形跟蹤裝置對焊縫進行跟蹤，保證感應加熱器中心與焊縫中心保持一致。本發明的可提高傳動軸管承載能力近一倍，適應了汽車整車輕量化的要求，同時提高了傳動軸疲勞強度，大大降低了失效風險，提高了工作可靠性，并在原設計軸管壁厚的基礎上減薄20%以上。
附圖I是本發明的高強度傳動軸管工藝路線圖。
具體實施例方式本發明的高強度汽車傳動軸管ERW焊接工藝，汽車傳動軸管材料按重量百分比由以下成分組成C O. 04-0. 19, Si O. 04-0. 19, Mn I. 00-2. 00, P 0-0. 02, S 0-0. 09，AlO. 014-0. 038, NbO. 01-0. 09，Ti O. 01-0. 10 ;對上述成分的對原材料進行驗證，運到備卷區，
對原料進行開卷，對開卷后原材料進行矯平、剪切、帶料連接對焊(TIG)，進行活套儲料，對原料進行刨邊，對原料進行縱剪后的母材超聲波進行探傷，進入直緣成型，進行高頻焊接、焊接后去清除內毛刺，焊縫超聲波探傷，對焊縫熱處理，對軸管進行空冷、水冷后定徑，對軸管進行銑切，銑切后的軸管進行矯直，對軸管進行水壓試驗，軸管進行通經，對軸管離線超聲波探傷、管端超聲波探傷，軸管進行測長稱重，對成品的軸管涂油、噴標、打包，軸管進行最終檢驗、發運，其特征在于使用刨邊機對原料的鋼板進行平行型刨邊，平行型刨邊將提高后續焊接金屬流動上升角，降低軸管內、外毛刺的產生，以及提高焊接斷面的強度；直緣成型是采用KUSAKABE直緣成型機組包括粗成型和精成型，粗成型時對鋼帶中部彎曲的BDl和BD2機架，軸承處輥軸直徑為260MM，輥軸材料為42CRM0，經過離子氮化熱處理，剛性較高,邊部彎曲由6個架次完成，且全部采用空彎,每個架次的變形延伸量較小,確保了均勻變形，并且保證了設備的安全運行，3個精成型架的上下輥軸直徑達到190mm，側輥輥軸直徑達到150mm，且材質為42CrMo，經過離子氮化熱處理，保證了鋼帶在精成型機組中幾何尺寸的變化，消除部分邊部彎曲時產生的應力，V形開口角3° -5°，擠壓輥出口尺寸參數為水平方向88-125mm，垂直方向88_122mm ;高頻焊接的技術參數為采用ERW固態高頻焊機，額定功率達到400KW，頻率150-250KHZ，輸入功率203-238KW，交流電流100-109A，頻率174-178KHZ，直流電壓642-652V，輸出功率200-225KW，偏移量13-20 %，焊接速度20_27m/min，焊縫中心熔合線寬度控制在O. 04-0. 19mm范圍內，金屬流線上升角控制在45° -80°范圍內，熱影響區寬度控制在壁厚的O. 36-0. 69倍范圍內，通過信號線與成型機組相連 接，根據輸入的鋼管規格，以及自動測速裝置實測的鋼管生產速度，焊機自動進行電流、電壓、功率、頻率的調節；焊縫熱處理設備使用三臺焊縫中頻熱處理設備，功率為600KW，三臺焊縫中頻熱處理設備的頻率依次為1200HZ、1500HZ、2500HZ，中頻感應加熱器長度達到1730MM,焊縫熱處理寬度達40MM，具有負載自動匹配功能，采用弧形跟蹤裝置對焊縫進行跟蹤，保證感應加熱器中心與焊縫中心保持一致。精整段主要對ERW焊管進行平頭倒棱、水壓試驗、測長稱重、涂油噴標、打包等エ作，主要有矯直機、平頭機、水壓機、通徑機、離線超聲波探傷機、測長稱重裝置、涂油噴標裝置、打包機等設備組成。生產線采用西門子可編程PLC控制系統，通過信號線進行數據傳送，嚴格按照軋輥底徑確定運行線速度，軋輥速比可調，保證了增速比，準確無誤，減少了人為操作失誤。可靠的控制實現主要靠輸入(INPUT)及輸出(OUTPUT)電路，整條生產線的I/O電路，都是專門設計，對輸入信號進行濾波，以去掉高頻干擾。高強度傳動軸管エ藝路線圖參見附圖I。實施例以下成分按重量百分比 C O. 070, Si O. 08,Mn I. 66,P O. 011，S O. 003, Al O. 038,NbO. 048, Ti O. 10制成Φ89Χ3. 5汽車傳動軸管。其中軸管成型采用德國曼內斯曼公司RN120L直緣成型機組，包括粗成型和精成型，粗成型為預彎機架一架加排輥成型機，精成型機兩架次，擠壓輥為四輥式，定徑機架為三架次，矯直采用土耳其頭兩架。直緣成型機組的エ藝參數為翅片ー架輥縫3臟，翅片ニ架輥縫2. 8mm,排輥進ロ高85臟，開合30mm ;排輥出ロ高180mm,開合74mm,感應圈前端距擠壓棍中心線距離135mm,感應線圈寬度(mm) 125內徑150 (mm) V形開口角4擠壓輥出口尺寸水平121. 7_，垂直120.4mm。Φ89Χ3. 5汽車傳動軸管直緣成型機組的エ藝參數為翅片ー架輥縫3. 2mm，翅片ニ架輥縫3mm，排輥進ロ高65mm,開合80mm;排棍出口高132mm,開合98mm,感應圈前端距擠壓棍中心線距離135mm,感應線圈寬度mmlll，內徑121mm，V形開口角4，擠壓輥出口尺寸水平90. 5mm，垂直88. 7mm。強度傳動軸管焊接エ藝參數為采用挪威EFD400KW固態高頻裝置。額定功率400KW頻率150 250KHZ，具有負載自動匹配功能。高頻焊接Φ89Χ3. 5的1#和2#汽車
傳動軸管時的エ藝參數
權利要求
1.高強度汽車傳動軸管ERW焊接工藝，對原材料進行驗證，運到備卷區，對原料進行開卷，對開卷后原材料進行矯平、剪切、帶料連接對焊(TIG)，進行活套儲料，對原料進行刨邊，對原料進行縱剪后的母材超聲波進行探傷，進入直緣成型，進行高頻焊接、焊接后去清除內毛刺，焊縫超聲波探傷，對焊縫熱處理，對軸管進行空冷、水冷后定徑，對軸管進行銑切，銑切后的軸管進行矯直，對軸管進行水壓試驗，軸管進行通經，對軸管離線超聲波探傷、管端超聲波探傷，軸管進行測長稱重，對成品的軸管涂油、噴標、打包，軸管進行最終檢驗、發運，其特征在于使用刨邊機對原料的鋼板進行平行型刨邊，平行型刨邊將提高后續焊接金屬流動上升角，降低軸管內、外毛刺的產生，以及提高焊接斷面的強度；直緣成型是采用KUSAKABE直緣成型機組包括粗成型和精成型，粗成型時對鋼帶中部彎曲的BDl和BD2機架，軸承處輥軸直徑為260MM，輥軸材料為42CRM0，經過離子氮化熱處理，剛性較高，邊部彎曲由6個架次完成，且全部采用空彎，每個架次的變形延伸量較小，確保了均勻變形，并且保證了設備的安全運行，3個精成型架的上下輥軸直徑達到190mm，側輥輥軸直徑達到150mm，且材質為42CrMo，經過離子氮化熱處理，保證了鋼帶在精成型機組中幾何尺寸的變化，消除部分邊部彎曲時產生的應力，V形開口角3° -5°，擠壓輥出口尺寸參數為水平方向88-125mm，垂直方向88_122mm ;高頻焊接的技術參數為采用ERW固態高頻焊機，額定功率達到400KW，頻率150-250KHZ，輸入功率203-238KW，交流電流100-109A，頻率174-178KHZ,直流電壓642-652V，輸出功率200-225KW，偏移量13-20 %，焊接速度20_27m/min，焊縫中心熔合線寬度控制在O. 04-0. 19mm范圍內，金屬流線上升角控制在45° -80°范圍內，熱影響區寬度控制在壁厚的O. 36-0. 69倍范圍內，，通過信號線與成型機組相連接，根據輸入的鋼管規格，以及自動測速裝置實測的鋼管生產速度，焊機自動進行電流、電壓、功率、頻率的調節；焊縫熱處理設備使用三臺焊縫中頻熱處理設備，功率為600KW，三臺焊縫中頻熱處理設備的頻率依次為1200HZ、1500HZ、2500HZ，中頻感應加熱器長度達到1730MM,焊縫熱處理寬度達40MM，具有負載自動匹配功能，采用弧形跟蹤裝置對焊縫進行跟蹤，保證感應加熱器中心與焊縫中心保持一致。
2.根據權利要求I所述的焊接工藝所述的汽車傳動軸管材料按重量百分比由以下成分組成C O. 04-0. 19, Si O. 04-0. 19, Mn I. 00-2. 00, P 0-0. 02, S 0-0. 09，AlO. 014-0. 038，NbO. 01-0. 09，Ti O. 01-0. 10。
3.根據權利要求2所述的焊接工藝所述的車傳動軸管屈服強度達到750MP以上，0°沖擊功平均45J以上。
全文摘要
本發明涉及高強度汽車傳動軸管ERW焊接工藝，汽車傳動軸管屈服強度達到750MP以上，0°沖擊功平均45J以上材料強度提高30％以上，可實現減重30％以上，可提高傳動軸管承載能力近一倍，適應了汽車整車輕量化的要求，同時提高了傳動軸疲勞強度，大大降低了失效風險，提高了工作可靠性，并在原設計軸管壁厚的基礎上減薄20％以上。
文檔編號B23P15/14GK102825437SQ20121028857
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月15日 優先權日2012年8月15日
發明者魏強, 趙純鋒, 徐海瑛, 紀慶高, 馮加磊, 傅前進, 趙棟, 王安柱 申請人:山東泰豐鋼業有限公司