文/徐继罗·枣庄通晟实业有限公司
转向节是汽车转向桥上的重要部件，它既支撑车体重量，又传递转向力矩、承受前轮刹车制动力矩，在多变冲击载荷下，保证行驶操纵的直线稳定性，因此要求转向节具有很高的强度和制造精度。
目前国内外的锻造工艺基本有两种。一种是卧式锻造工艺，这种工艺的制坯工序为拍扁→掉头拍扁→劈叉，该工艺存在锻件精度及材料利用率低、工人劳动强度高、生产效率低下等问题，还容易导致锻件局部的流线紊乱，在法兰盘及杆部结合部位受载荷集中区易发生断裂失效，不利于车辆运行的安全性。另一种是闭式挤压锻造，优点是材料的利用率高；缺点集中体现在挤压工序的工艺性差(折叠、填充性差、变形均匀性差、流线不合理)，挤压模具寿命低(过度磨损、塑性变形严重)，模具费用高，寿命低，且需要专用锻造设备，总体成本高。
因此，开发精密高效的重载转向节锻造成形制造技术对我国汽车工业的发展具有重要意义。
一种重型汽车上的转向节锻件重型汽车转向节因其几何形状复杂(形状复杂系数为0.156)，锻造成形难度极高。在中国汽车技术研究中心建立的汽车零部件科技含量评价体系中，重型汽车转向节属于科技类产品，拥有较高的科技含量。图1为某型号的重型汽车转向节三维造型图。
图1某重型汽车转向节三维造型
从造型可以看出，产品由头部、盘部和杆部三部分组成，属复杂类锻件。从整个形状看，杆部细长，盘部近似矩形，中心凹穴较深，头部、杆部、盘部截面相差悬殊。该转向节的锻造工艺宜采用立锻工艺。这样做的优点是成形性好，金属易于充满模膛，表面质量较高。但是转向节细长的杆部在锻压机上延伸困难，且头尾截面相差太大，为了保证锻件的充满，宜采用工模具拔长立锻复合工艺。该工艺的关键在于：材料要合理分配；要有制坯工艺设计。
基于空气锤预坯的立式锻造工艺本文介绍的工艺基于空气锤预坯，能够实现一火锻造，既有闭式挤压锻造材料利用率高等优点，又可适用于普通锻造设备。
本工艺包括制坯工序、锻打工序、热切边工序。其中制坯工序是将初始圆钢坯料利用空气锤锤砧拔长并将头部拍扁，锤砧上开有针对转向节形状设计的锥形腔；锻打工序是将预制坯杆部放入锻模下型腔中，压力机锻造成形得到合格的锻件；最后是热切边工序，放入切边模，切除飞边，同时使锻件尺寸达到要求。下面结合图2对工艺进一步说明。
图2预坯锤砧和热锻模示意图
预坯是本工艺中的关键工序，采用型砧拔长拍扁工艺，上下锤砧开有针对本转向节锻件形状专向设计的锥形拔长型腔。下锤砧固定在空气锤基座上，棒料先放入下锥形模中约50mm，然后上锤砧向下打击，上锥形模接触到棒料，将棒料放入的部分压下变长，接着上锤砧提起，棒料翻转90°，上锤砧再次向下打击，再次将棒料接触上锥形模和下锥形模的部分压下变长。翻转三次后将棒料往下锥形模腔再次送进50mm，重复上述步骤，直至棒料拔长到锥形模另一端，此时已接近锻件杆部长度。将棒料另一端放置于拍扁平面上，上锤砧向下打击三次，将头部棒料拍扁。由于锥形拔长模开在锤砧偏一侧，所以豁口是为防止拔长时棒料头部碰到锤砧而开。
本预坯工序通过棒料逐次送进和反复转动坯料进行打击压缩拔长，再拍扁头部，使锻前材料体积分布合理，接近锻件形状，使细长的杆部能在终锻时充满；拍扁头部使锻件盘部接近于长方体形状，利于体积分配和流动，最终在本工序将棒料成形为预坯件。
上模和下模分别固定在模座上，将预坯件插入下型腔中，锻打时，上模下压，预坯件接触上型腔，金属逐渐顺型腔流动，并在飞边槽中产生飞边。随着上模的继续下压，过桥和阻流沟以及飞边产生的阻力越来越大，直至分型面接触，上锁扣和下锁扣闭合，金属完全充满上下模腔。
热切边属于辅助工序，其设计同普通热切边工序相同。
本锻造工艺的设计原则就是在空气锤制坯的有限条件下，将锤砧一侧开出专向设计的锥形拔长型腔，预留拍扁空间，使锻前材料合理分配，最终在终锻工序中锻出合格锻件。
结束语本工艺的预坯工序适用于空气锤等普通锻造设备，能够在普通摩擦压力机上实现一火锻造，材料利用率高，具有成本低、工序少、锻件质量好等优点。
——文章选自《锻造与冲压》2022年第13期
[免责声明]本文来源于网络，不代表本站立场，如转载内容涉及版权等问题，请联系我们会予以删除相关文章，保证您的权利。转载请注明出处
