万向节轴叉的热闭塞锻造阶段
2019/7/29
对于万向节轴叉我们可能并不了解也没有接触过，其实万向节的作用有一点像是人体的关节，但由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动。今天我们来了解一下万向节轴叉的热闭塞锻造阶段。
热闭塞锻造模具设计，除应满足锻件图的要求外，还应注意以下问题：
(1)挤压凸模直径设计：由于闭塞锻造以挤压成形为主，在相同条件下，金属流动距离越短，对于成形和减少型腔磨损越有利。因此凸模直径设计原则是在锻件形状允许范围内，凸模直径尽量取大值。这样既减少金属流动距离，也提高了凸模强度。
(2)金属坯料直径选取：由于闭塞锻造坯料重量控制较严，余料很少；坯料放入凹模孔后如有较大间隙，坯料可能偏置，引起锻件局部缺料而充不满。这对坯料直径有一定要求，因此，应在热态坯料顺利放入模孔的前提下，放料间隙尽可能小，即坯料直径尽量接近凸模直径。在实际应用中，放料间隙单边在0.25 mm时，热态坯料即可顺利放入凹模孔。考虑到原始棒料直径规格可能不尽合适，故可适当放宽放料间隙，但最大不宜超过单边1.5 mm。这里给出坯料直径与凸模直径的关系式：
d=D(1 - α) - (0.5～3)
式中 d-坯料直径/mm
D-凸模直径/mm
α-坯料的热膨胀系数
(3)分流仓的设置：考虑坯料存在一定的料重误差，为保证充满，下料时必须控制重量下限，而让多余的材料（小于坯料重量的3%）进入分流仓。分流仓必须设置在模腔最后充满，且在后续机加工时可以方便去除的部位。
车万向节叉轴零件热闭塞锻造过程可分为4个阶段：
(1)镦粗变形：上、下凸模对向挤压，首先镦粗金属充填型腔中间球体部位，直至接触到水平轴颈腔口为止，此阶段变形抗力不大。
(2)径向挤压：随着凸模继续挤压，坯料金属大量流入轴颈凹模腔内，直至金属前端碰到端部模壁为止，此阶段挤压力明显增大，轴颈腔尚未完全充满。
(3)水平镦挤：当金属碰到模腔端部表面后，凸模继续将球体位置金属挤入轴颈，形成了类似在水平方向的镦粗过程，直至轴颈被充满。此时凸模行程已非常接近下死点，锻件除轴颈端棱角尚不清晰外，其余部位均已充满。此阶段挤压力增大不明显。
(4)充满和分流：此时凸模行程终了，金属充满轴颈棱角并排出多余金属进入分流仓，获得完全充满的锻件，此阶段挤压力达到最大值。
闭塞锻造的关键在于模具装置，特别是要求模具能提供足够大的锁模力，在挤压成形时凹模始终严密闭合。理想状态下，合模力应同时满足以下条件：
①锁模力必须大于金属变形抗力（即分模力），才能保证模具闭合可靠，锻件不出横向飞边毛刺。
②锁模力应与变形抗力递增变化趋势相一致，最后达到最大值，才能避免能量浪费。
采用热闭塞锻造，万向节的机加工余量比普通模锻减少60%（轴颈部留1 mm余量），锻造公差降低60%～70%，且锻件表面光滑，质量显著提高。
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