高强度汽车传动轴用冷拔精密焊管的研制

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Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｌｄｄｒａｗｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅｆｏｒｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔ
表４Ｂ４４０ＱＺＲ、Ｂ４８０ＱＺＲ化学成分、力学性能
ｗＮｂ抗拉强度／ＭＰａ４４０－５７０４８０－５８０屈服强度／ＭＰａ２０ ≥３５５ ≥３伸长率／％５ ≥１１ ≥２
．１２ ≤０．５０ ≤１．３０ ≤０．０３０ ≤０．０２５ ≤０．０４ ≤０．１６ ≤０．５０ ≤１．５０ ≤０．０３０ ≤０．０３５ — ≤０
·６７ ·
（１）内毛刺进行焊管内毛刺去除的不同形貌对冷拔后钢管内壁质量及综合性能影响的试验、分析，结果如下：形貌一：焊缝去除内毛刺的刮痕（约０．１０ｍｍ）过渡较圆滑（图２（ａ）），经冷拔变形完（ｂ））。由生产实践可知冷拔变形量全消除（图２约在３０％就可完全消除此类刮痕。
ｗＣ．１２ ≤０ｗＳｉ．５ ≤０ｗＭｎｗＰｗＳｗＮｂ．０４ ≤０
２０１０年第１期钢管应做压扁试验。钢管压板间距离Ｈ为３／４Ｄ，压扁后试样上不得出现裂缝、裂口或焊缝开裂。１．２．２扩口试验钢管应做扩口试验。顶芯锥度为６０ ° ，扩口率为外径的８％；扩口后试样上不得出现裂缝、裂口或焊缝开裂。
世界钢铁３工艺研究及试验３．１管坯（焊管）及其质量控制３．１．１管坯（焊管）规格焊接钢管规格单一、适合连续批量生产。一般管坯规格选用原则为满足冷拔变形条件、拔制道次最少。因此本次试制用焊接钢管选择上海某传动轴有限公司推荐、无锡某公司生产的４４０ＱＺ７６ｍｍ× ２．５ｍｍ焊管。３．１．２焊管质量
表５直缝焊接钢管与冷拔无缝钢管的比较
项目材质性能力学性能工艺性能尺寸精度直缝焊接钢管低合金钢一般为低碳钢、一般为≥４９０ＭＰａ静扭值为≥１５７０Ｎ ·ｍ壁厚精度可达 ± ０．１０ｍｍ及以下冷拔无缝钢管可生产材料范围较广钢管冷拔变形金属加工硬化可使钢管达到５４０ＭＰａ及以上的强度。静扭值为≥２１７０Ｎ ·ｍ壁厚精度一般为 ± １０％Ｓ（Ｓ为壁厚）
７５％内径公差５０％壁厚公差
表３６３．５ｍｍ× １．６５ｍｍ传动轴用管机械性能
抗拉强度／ＭＰａ４０ ≥５屈服强度／ＭＰａ９０ ≥４伸长率／％ ≥８
１．２工艺试验１．２．１压扁试验
ｗＣＢ４４０ＱＺＲＢ４８０ＱＺＲｗＳｉｗＭｎｗＰｗＳ
％பைடு நூலகம்
１．２．３静扭试验钢管静扭屈服扭矩≥２１７０Ｎ ·ｍ。静扭试验由需方进行。．３０ｍｍ／ｍ。另外，钢管的直线度应≤０
．３０ ≤０．０３０ ≤０．０２５ ≤１
表２６３．５ｍｍ× １．６５ｍｍ传动轴用管允许偏差
内径允许偏差／壁厚允许偏差／外径椭圆度ｍｍｍｍ ± ０．１５ ± ０．１５同一截面壁厚差
图１传动轴结构
·６６ · １技术要求１．１技术要求此次研制是基于上海某传动轴有限公司开发长城哈弗载重车传动轴，要求研制６３．５ｍｍ× １．６５ｍｍ传动轴用管。有关化学成分、尺寸及允许偏差以及机械性能的要求如表１－３所示。
表１６３．５ｍｍ× １．６５ｍｍ传动轴（Ｂ４４０ＱＺＲ，４４０ＱＺ）用管化学成分
（２）强度由于汽车传动轴在工作中既要承受随机变化的交变载荷，又要承受启动、制动以及因道路状况而引起的冲击载荷，因此钢管必须具有较高的强度和塑性。一般传动轴管强度为 ≥４９０ＭＰａ。本次试制传动轴管的强度要求为≥５４０ＭＰａ。３）尺寸精度汽车传动轴是在高速旋转状（态下传递扭矩的，只有钢管的几何尺寸和形状达到一定的精度，才能使传动轴的质量中心接近于回转中心，确保汽车在高速行驶时保持平稳。因此，钢管必须具有较高的圆度、壁厚均匀性及直线度。（４）工艺性能因传动轴制造时要对钢管进
ＬｉｕＣａｉｌｉｎｇ（ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００９４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｎｅｗｃｏｌｄｄｒａｗｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅｆｏｒｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｔｈｅＰｒｅｃｉｓｉｏｎＳｔｅｅｌＴｕｂｅＦａｃｔｏｒｙｏｆＢａｏｓｔｅｅｌ．Ｉｔａｌｓｏｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ，ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｃｏｌｄｄｒａｗｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆｉｎａｌｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ＴｈｅＰｒｅｃｉｓｉｏｎＳｔｅｅｌＴｕｂｅＦａｃｔｏｒｙｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｃｏｌｄｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｏｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｍｅａｓｕｒｅｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｌｄｄｒａｗｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅｆｏｒｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｔｈｅｆａｃｔｏｒｙｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｔｅｅｌｔｕｂｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄａｌｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｄｉｃｅｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｍｅｅｔｔｈｅｃｕｓｔｏｍｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｃｏｌｄｄｒａｗｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅｆｏｒｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔｔｈｕｓｐｒｏｄｕｃｅｄｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔｓｏｆｔｒｕｃｋｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ；ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔ；ｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅ；ｃｏｌｄｄｒａｗｉｎｇ０前言汽车传动轴是汽车传动系统的主要部件之一（传动轴结构见图１），需要在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。传动轴一般都在比较恶劣的环境中工作，它要频繁地承受扭转、压缩、剪切、冲击等多种交变应力的作用。因此作为传动轴的重要组成部分— — —传动轴管对材质、性能、尺寸精度都有严格的要求。对于一般汽车传动轴用管来说，采用直缝电焊钢管生产，就可满足使用要求。但是，随着汽车技术的发展，要求传动轴用管壁厚更薄（．５ｍｍ）、强度更大（４０ＭＰａ）、静扭值更 ≤２ ≥５大（７０Ｎ ·ｍ）。单纯的直缝电焊钢管生产 ≥２１已经不能满足上述要求。
行收缩或扩口加工，总成后还要进行静扭试验。因此，钢管良好的工艺性能是保证传动轴质量的一个重要性能。２．２工艺方案对直缝焊接钢管与冷拔无缝钢管进行了比较），然后确定工艺方案。（表５使直缝焊接钢管与冷拔无缝钢管生产方式优势互补是国外成功的钢管生产工艺，鉴于本次研制钢管的特殊要求，决定采用焊管加冷拔的方法研制该钢管，将两种不同钢管生产方式的优势有机结合，进行关键工艺的研究。
２０１０年第１期
世界钢铁
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高强度汽车传动轴用冷拔精密焊管的研制
刘彩玲（宝山钢铁股份有限公司，上海２００９４０）
摘要：介绍了宝钢股份精密钢管厂研制的高强度汽车传动轴用冷拔精密焊管新产品，阐述产品关键技术焊管质量控制、焊管热处理工艺研究、冷拔最终变形与最终热处理工艺等试验研究情况，经过采取精密焊管加冷拔结合的方式，并实施相关的研究措施。结果表明，精密钢管厂研制高强度汽车传动轴用冷拔精密焊管制定的相关技术应用于钢管生产，钢管各项技术指标符合用户要求，高强度汽车传动轴管适合于制造载重车传动轴。关键词：高强度；汽车传动轴；焊管；冷拔
２研制方案及工艺２．１分析（１）原材料由于传动轴管体与十字轴是焊接连接，为了焊接性能的可靠、钢管又具有较高的强韧性，传动轴管材质多为碳锰钢（０．１０％Ｃ、１．０％Ｍｎ）。Ｂ４４０ＱＺＲ、Ｂ４８０ＱＺＲ是宝钢于１９９１年为开发斯太尔载重汽车用传动轴管试制的热轧带卷，其化学成分、力学性能见表４。目前，由太钢生产的４４０ＱＺ被广泛应用于汽车传动轴管的生产。