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轴套类零件折叠缺陷分析和处理方案

发布时间:2020-12-16    浏览次数:
 关于轴套类零件折叠缺陷分析和处理方案
 
 
以下文章来源于上海安世亚太 ,作者吴华春
 
轴套是汽车传动件上的一个关键零件,由于在工作时受较大的冲击载荷,其强度、韧性、表面硬度及耐疲劳性能要求较高。
 
折叠作为体积成形金属件在成形过程中产生的缺陷,容易成为疲劳的裂纹源或者冲击断裂的源头。因此,在轴套冷挤压成形时必须预防折叠缺陷的出现。
 
本文以某一轴套出现的折叠缺陷为例,说明此类缺陷的形成以及如何预防。
 
1、轴套原冷挤压成形工艺
 
轴套类零件折叠缺陷分析和处理方案
 
该类零件为轴对称零件(如图1所示),形状较为复杂,其内部为一圆柱孔和一半球孔,上端外侧为2阶凸缘台阶。
 
 
 
 
 
由于底部内部圆锥部分,使用切削工艺满足不了零件形状尺寸的要求,因此,采用冷挤压工艺作为其成形工艺。
 
其挤压工艺为:
 
步骤一:镦挤成形内孔及凸缘部分;
 
步骤二:反挤压成形内孔;
 
步骤三:整形凸缘部分和保证零件的其他尺寸。
 
 
 
但是在进行产品试模后,检测产品,发现在完成第三道工序后(即整形),发现产品存在折叠缺陷
 
2、折叠缺陷原因分析
 
此处折叠是由于2股金属在此处汇流形成。由于只是对最终产品进行金属流线分析,无法得到整个成形过程中的金属流动状态,于是利用在体积成形领域应用广泛的仿真软件DEFORM进行模拟。
 
 
 
 
 
首先确认DEFORM对折叠部位的仿真结果。DEFORM模拟结果显示其流速与物理试验测试结果能够很好的吻合,说明采用DEFORM进行仿真迭代可以替代现场部分试模的次数。
 
 
 
 
 
针对轴套成形在整形工序出现的折叠,同时查看先前2道工序的仿真结果。
 
 由模拟分析可得:
 
对于镦挤和反挤成形而言,从纵向看,由于镦挤和反挤的缩口效应,在短轴套成形区在挤压的缩口部分及以上金属流速zui大,内半球成形区其次;短轴套底部区域金属流速zui低。
 
对于整形挤压工序而言,挤压的金属的流动速度如图6 (c),金属的流动速度与镦挤和反挤相比,速度较低,而且速度较为均匀,但是可以明显看出有反挤出的金属在整形模具作用下,凸缘处金属被反向挤回与底部整形向上.流动的金属形成汇流,因此挤压件的内侧部位,见图6 (c)中的1处有明显的裂纹。
 
3、解决方法
 
由于轴套内部尺寸有较高要求,尽量不采用切削进行余量去除,因此,在折叠消除方法中,修改模具圆角进行预防,在此并不适用,另外在利用DEFORM进行仿真时发现镦挤时在内侧出现的少许空隙在反挤时有明显增.大,如图7所示。
 
 
(a)镦挤
 
 
 
(b)反挤
 
 
 
因此,采用调整工艺的方法进行折叠消除,其工艺为:正挤-镦挤-反挤。采用新的工艺并进行DEFORM仿真,结果符合要求,没有折叠出现。
 
 
(a)正挤
 
 
 
(b)镦挤
 
 
 
(c) 反挤
 
 
4、总结
 
针对轴对称类的零件,如果出现汇流类折叠缺陷,可以采用调整成形工艺,尽量避免内侧的空隙出现,以减少后续工艺成形时金属在此处汇聚。
 
DEFORM软件在进行金属体积成形类工艺仿真时,能够预测各种缺陷,与物理试验相比,具有准确、快速等特点,可以为工艺工程师提供非常好的帮助。