文／韩海河，王文清，庄志强，周拥军，唐康·内蒙古一机集团富成锻造有限责任公司

重型汽车转向节锻造工艺的研究与应用

文／韩海河，王文清，庄志强，周拥军，唐康·内蒙古一机集团富成锻造有限责任公司

转向节是汽车上的关键零部件，它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩，是汽车上的重要安全零件之一。由于大量的市场需求和可观的技术附加值，该类产品被技术先进的国家视为专有技术产品，国内各生产厂家也保守其工艺秘密。

如图1所示的转向节应用于奔驰前驱动车，其形状复杂，尺寸精度要求高，锻件成形困难，对预、终锻模具寿命和锻件质量稳定性提出了很高的要求。

重型汽车转向节一般属于形状不对称、截面变化剧烈、成形难度大的复杂枝类锻件，设计组根据奔驰前驱动车转向节的特点，参考了大量的成熟工艺，结合我公司的设备状况，经反复计算、论证，最终确定了预锻、终锻的成形方案。

预锻分析

因省略了制坯工序，故预锻需要达到制坯、预锻两道工序的效果，这就对预锻工艺的设计提出了更高的要求。根据产品形状特点，分模面设计为垂直于杆部且通过筋部及凸台中心；将杆部各台阶简化成锥杆，以减小金属的填充阻力；杆部与法兰盘面连接处设计成正挤变形区，即“漏斗”，以便杆部的正挤成形；因预锻成形时，上模外形受锻件形状限制筋部较深较窄，故冲头必须向上抬起一定高度，以减小上模筋部型腔深度。

图1 奔驰前驱动车转向节

图2 预锻充型情况

图6 终锻充型情况

图3 预锻件温度分布

图7 终锻件温度分布

图4 预锻件等效应力分布

图8 终锻件等效应力分布

图5 预锻工步载荷—位移曲线

图9 终锻工步载荷—位移曲线

为保证终锻有足够的金属进一步填充型腔深处，除增加预锻件厚度外，还需在预锻件的冲头部位预留有一定的金属，这部分金属位于锻件的中心位置，受压时易于向两侧法兰盘和杆部补充金属且不易流向飞边。预锻充型情况、温度分布、等效应力分布及载荷—位移曲线分别如图2、3、4、5所示。

终锻分析

加热温度对金属材料变形抗力的影响非常显著，要降低锻造成形力，必须尽可能地提高始锻温度。通常将42CrMo的始锻温度控制在1180～1220℃之间，考虑该工艺采用中频炉加热，加热时间短，不会产生严重的氧化现象，故设计组将始锻温度提高80℃，即为1260～1300℃，以降低锻打时坯料的变形抗力。

在小批量试生产时，终锻杆部顶端有未充满现象，考虑到预锻设计时增加金属流向模膛外阻力、减小金属流向杆部的原则，通过调整预锻、终锻的打击能量，增大预锻成形比例，以此提高终锻时金属充满模膛的能力，调整后的参数可以满足锻件充满要求。终锻充型情况、温度分布、等效应力分布及载荷—位移曲线分别如图6、7、8、9所示。

结束语

根据奔驰前驱动车转向节的形状特点和实际锻造条件，设计组设计了合理的预锻、终锻工序，同时结合先进的锻造有限元分析软件，最终生产出了满足用户使用要求的合格锻件。奔驰前驱动车转向节装车测试结果表明，锻件质量优良，与有限元分析结果吻合，工艺方案合理，可实现高质量、低成本的绿色生产。