轿车悬挂转向驱动球头长拉杆的制造工艺 【技术领域】
本发明涉及一种车用部件的制造工艺，尤其涉及一种球头长拉杆的制造工艺。
背景技术
形状复杂的轿车悬挂转向驱动球头长拉杆零件，国内目前采用热锻与机加工相结合的成形工艺。由于制造设备和工艺等的局限，生产过程中产生工件的弯曲变形、尺寸精度和表面品质等问题，造成产品合格率低，在大批量生产的情况下，生产成本难以承受。而且生产效率低、劳动强度大、能源消耗高。
其形状如图1所示，包括直径最大的球头部分1以及截面直径依次减小的2、3、4拉杆段；其长为318±1mm，球体直径为27.5+0.8mm，三档圆柱台阶尺寸分别为16.2±0.2mm、14.2mm和12.95。
该零件性能指标要求比较高(如下表)，
抗拉强度 Rm 球头允许 最大强度 伸长率 A 收缩率 Z 冲击吸收 功 Ku2 金相组织 (GB/T 13320) 性能指标 880N/mm2～ 1030N/mm2 1300N/mm2 ≥9％ ≥45％ ≥47J 1-4级
因此，现有技术都是采用热锻工艺以满足其性能要求，其制造工艺如下：
落料→平头打中心孔→无心磨外圆→磁粉探伤→局部加热→热镦球头→调质(热处理)→校直→抛丸→车杆部台阶及球头飞边→铣六角。传统工艺流程其材料利用率低(约73.4％)，生产效率低。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷挤压工艺来生产轿车悬挂转向驱动球头长拉杆零件，既能满足机械性能及尺寸精度的要求，又可以降低生产成本、减少劳动强度、促进环境和资源的保护。
本发明为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种轿车悬挂转向驱动球头长拉杆的制造工艺，该工艺采用冷挤压工艺，其步骤包括：
1)选取40Cr钢材料，落料获取坯料；
2)磁粉探伤；
3)热处理调质，该调质过程使坯料的抗拉强度保持在880N/mm2～890N/mm2范围内；
4)磨外圆，使其直径达到长拉杆最大的第一直径段尺寸要求；
5)坯料表面处理
预表面处理，为改善坯料表面质量，并为以后磷化处理和润滑处理做好准备，采用碱化学处理；
磷化皂化处理，磷化处理在坯料的表面发生溶解和腐蚀并形成一层不溶性的支承层(由细小片状结晶组织组成，呈多孔状)，为润滑处理时起储存润滑剂的作用；皂化处理对坯料进行润滑处理；
6)冷挤缩杆，形成长拉杆的第二和第三直径段；
7)磷化皂化处理；
8)冷挤球头预成形；
9)冷镦球头成形及冷挤六角。
上述步骤3中所述的调制处理的参数如下
淬火温度：855℃～865℃
淬火保温时间：50min～60min
(淬火后硬度：≥45HRC)
回火温度：560℃～570℃
回火保温时间：100min～120min
(回火后硬度：250HBW～280HBW)。
上述步骤5中的所述的碱化学处理，选用氢氧化钠处理剂，处理温度为60℃，处理时间为20min；磷化处理选用磷酸锌，处理温度为75℃，处理时间为10min；皂化处理选用皂化液。
本发明工艺通过大量的试验总结出一套适用于轿车悬挂转向驱动球头长拉杆的冷挤压工艺，首先在对45钢、20钢、20Cr钢等大批钢材筛选后，确定40Cr钢最为适用冷挤压工艺，其它钢材在冷挤压工艺后各段的综合性能很难满足性能指标。第二，该工艺选用接近长拉杆最大的第一直径段直径的坯料，先进行调质处理，使其抗拉强度接近拉杆部分性能指标的下限，然后进行冷挤压成形，在冷挤压过程中，第二、第三直径段和球头段的强度、硬度将增大，而延伸率则减小，所以如果没有控制好冷挤压前调质处理的性能状态就会使第二、第三直径段或球头段在冷挤压后的性能值超出指标，经过大量的试验确定在冷挤压前调质处理后坯料的抗拉强度应该保持在880N/mm2～890N/mm2范围内是最合适的，才能确保在整个加工工艺完成后零件整体的综合性能指标都符合要求。
并总结出一套最为合理的调质热处理工艺使坯料达到冷挤压前最为合理的综合性能状态。
在冷挤压时，单位挤压力大，一般所涂刷的润滑剂会被完全挤掉，起不到润滑作用。因此，冷挤压前必须对坯料进行表面处理，表面处理分三步进行即表面预处理、磷化处理和润滑处理。
经过无心磨外圆的坯料外面有残留污物，表面预处理是为改善坯料表面质量，并为以后磷化处理和润滑处理做好准备。经过大量试验比较，洗涤剂处理以及酸化学处理后坯料表面清理不够彻底，影响后面的磷酸盐处理，而碱化学处理结果较理想，所以冷挤压件表面预处理采用碱化学处理。
磷酸盐处理亦称“磷化处理”，是将表面洁净的坯料放入磷酸溶液中进行处理，在坯料的表面发生溶解和腐蚀并形成一层不溶性的支承层(由细小片状结晶组织组成，呈多孔状)，为润滑处理时起储存润滑剂的作用。
经磷化处理后的坯料还需要进行润滑处理，润滑的好坏关系到挤压力的大小，挤压件的表面质量和模具的使用寿命。
本发明经过大量试验总结出的制造工艺与现有的先热锻+调质+机加工工艺的制造工艺相比具有明显的优点：
(1)原先热锻+调质+机加工工艺的原材料：18×355mm，705g。
采用本发明冷挤压制造工艺的原材料：16.5×332mm，553g。
采用挤压工艺的原材料比原先热锻+调质+机加工工艺的原材料减少152g，降低原材料消耗21.6％；
(2)本发明工艺简化了生产工序、减少了能源消耗，其生产成本(不包括原材料)比原先热锻+调质+机加工工艺的生产成本降低15％左右；
(3)本发明工艺可以降低操作人员的劳动强度，减少感应加热对人体地影响，在生产同样批量的产品，可以减少热处理生产量，不仅降低能源，同时减少对环境的影响，起到保护环境的作用。
【附图说明】
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1为轿车悬挂转向驱动球头长拉杆的结构示意图。
1.球头段 2.长拉杆第一直径段
3.长拉杆第二直径段 4.长拉杆第三直径段
【具体实施方式】
一种轿车悬挂转向驱动球头长拉杆的制造工艺，该工艺采用冷挤压工艺，其步骤包括：
1)选取40Cr钢材料，落料获取16.5×332mm坯料；
2)磁粉探伤；
3)热处理调质，该调质过程使坯料的抗拉强度保持在880N/mm2～890N/mm2范围内；
其工艺参数如下：
淬火温度：855℃～865℃
保温时间：50min～60min
淬火后硬度：≥45HRC
回火温度：560℃～570℃
保温时间：100min～120min
回火后硬度：250HBW～280HBW
各实施例的工艺参数如下表：
4)磨外圆，使其直径达到长拉杆最大的第一直径段尺寸要求16.2mm；
5)坯料表面处理
预表面处理，为改善坯料表面质量，并为以后磷化处理和润滑处理做好准备，采用碱化学处理，选用氢氧化钠，处理温度为60℃，处理时间为20min(也可以使用其它的常用碱化学表面处理剂)；磷化皂化处理，磷化处理在坯料的表面发生溶解和腐蚀并形成一层不溶性的支承层(由细小片状结晶组织组成，呈多孔状)，为润滑处理时起储存润滑剂的作用，磷化处理选用上海帕卡濑精有限公司的PB-181X磷酸锌，处理温度为75℃，处理时间为10min(也可以选用其它的磷酸锌或其它磷化处理剂)；
皂化处理对坯料进行润滑处理，选用上海帕卡濑精有限公司的LUB-235皂化液(也可以选用其它皂化液或其它皂化处理剂)；
6)冷挤缩杆，形成长拉杆的第二和第三直径段；
7)磷化皂化处理；
8)冷挤球头预成形
9)冷镦球头成形及冷挤六角。
各实施例获得的零件成品做综合性能测试，其结果如下：
用本发明制造工艺制得的轿车悬挂转向驱动球头长拉杆的综合性能完全符合各项性能指标，同时节约了材料和能源、简化了生产工序、减少了生产成本，降低了劳动强度。