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浙江国盛汽车科技王加渊:新能源电驱高强度螺栓制造工艺与质量控制

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新闻来源: 全联汽车摩托车配件用品业商会
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各位领导、各位嘉宾还有在座的所有行业伙伴:

大家下午好!

很高兴也很荣幸能在这个大会上跟大家做一个分享,我是来自浙江国盛汽车科技股份有限公司的王加渊,我们公司主要是生产汽车紧固件,紧固件是我们的工业之密,每辆汽车上也是一个必备零件,虽然现在新能源化,但是我们紧固件用量没有减少反而更多了,紧固件是每辆车的连接安全桥梁,今天我就以电驱高强度螺栓做一个例子,向大家阐述一下高强度紧固件的生产工艺和质量控制要点。

首先允许我介绍一下我们公司,我们公司是创办1998年,跟整车合作2003年,目前也有20几年的整车配套经验。

目前厂里紧固件全套生产工艺,从材料改制、模具设计、冷镦等等都是厂里完成的,具备3万吨紧固件生产能力。

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这是荣誉,我们是这一届汽摩配商会副会长单位,所以很荣幸今天能够参加这个会议,我们是国家高新技术企业,有省级研发中心,实验室是国家实验室认可的实验室,去年是浙江省专精特新企业。这是厂里主要的发展历程,跟大家说一下1998年创立,去年主要做了数字化跟智能化升级,我们2024年目前正在筹备一个占地100亩、产能大概10万吨的新工厂。这是厂里的主要经营范围。

目前我们主要客户就是新能源龙头比亚迪还有大众,我们给大众配套主要也是新能源跟变速器这边,还有现在问界、吉利。我们主要产品就是车用的从发动机、变速箱到我们现在电驱、电池、底盘、车身系统上都有用,这是一些比较典型的各个部位螺栓,我们在外面也有展了一些样品,大家有兴趣可以一起看一下。

这次我主要介绍一下电驱上的高强度螺栓,因为现在新能源转速快、扭矩高还有启停比较频繁,所以对我们连接用的螺栓提出了更高的要求,它需要有更大的扭矩、更好的疲劳,所以这里是比较典型的几款电驱上跟变速器上的螺栓,比如说有锁紧螺栓、定子固定螺栓、合箱螺栓和主减齿轮螺栓,基本都是10.9级以上的高强度。

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今天主要讲一下主减齿轮螺栓,主减齿轮螺栓每一台电机包括每一台减速器下都在使用的,用于传输高扭矩电机的连接,目前常用的都是12.9级的,常见机门会有涂胶,因为是内部件,表面基本上是磷化。

从产品工艺上来说,因为我们厂内具备全产业的生产,所以我们从钢厂的材料到后面的材料改制整套工艺,目前我们典型工艺材料改制主要是球化退火还有磷化拉拔。然后冷镦成型主要就是做一个外形成型,因为这个是高强螺栓,为了提高它的寿命,我们是先热处理然后再做的一个螺纹加工。热处理是为了保证热处理的稳定性跟一致性,我们会有一个涡流筛选,主要筛选硬度,螺纹就是现在都是全自动带监控自动锉牙,因为现在产业线都是自动化装配,所以我们不允许有一些混料,所以做了一个CCD前检。

这是我们的一个主要工艺过程和一些控制要点,材料这边基本上都是启用宝钢的,一般是用27m435,也有一部分27m440,我们过程点除了一个材质,我们还做了一个表面脱碳检测,还有一些低备组织,包括冷镦锻,甚至非接触夹杂的检测。

球化退火这边目前都是用台湾的球化退火炉,制造工艺控制就是球化等级,标准1-6级,我们会内控在4-6级才能使用。增脱碳是不允许,这是材料拉拔前的酸洗磷化,包括喇叭,这边我们会有一个模具上的考虑,首先会考虑压缩比,会避开一个零件压缩比,还有一个成品的精度尺寸大概在2丝,拉拔后的材料硬度直接关系到后面成型会不会开裂,所以我们跟冷镦端也做一个控制。这个是我们冷镦成型的一个变形图,就是一个全自动的,多工位自动成型,从工艺设计上我们现在是下料、镦形、镦圆柱、束六方、镦法兰的一个成型,目前在工艺上有一个需要的是做一个锻造力监控,确保产品批次稳定跟模具的一致性。还有我们会检查一个外形尺寸,法兰面的夹角跟粗差度,主要控制后续装备的需求。断流线这边我们在行业内是自控比较多的,每五万只会增加做一次金属流线的分析。

热处理这边主要是调质淬火加回火调制,我们产线都是脱磷加除磷一起,进热处理前会有烘干,所以我们行业内是最新技术的一个产品,热处理是零部件的一个关键工序,主要检测它的性能,我们这里检测到需要监控的性能,芯部硬度、表面硬度包括表面跟芯部的硬度差,还有各项机械性能抗拉、保窄,包括头部坚固性这些,因为热处理会有一个加热,所以我们也有一个增脱碳要求。除磷就是材料在磷化的时候会有磷化膜,磷化会产生螺栓的磷脆,所以是有害物质,我们在这道工序上会先做一个除磷,成品会检测磷富集。兼下组织就是回火跟淬火的马氏体跟索氏体组织,热处理的精密度。热处理后我们会做一个硬度筛选,硬度筛选目的就是在热处理中有可能会存在一些比如说淬火不及时或者回火温度偏差大的情况下,会有一些硬度上的偏差,所以我们这一道会增加一个内控,把所有的硬度值超出范围的比如说我们反差变在3个硬度,超出范围把它挑选出来。

这是我们搓牙形成过程,在搓丝板,我们把它定位为模具,作为一个挤压形成牙形,因为牙形我们需要看它的尖下,导致后面螺栓在副翼过程中会出现断,基本上会断在牙形或者装配上的异常。这根螺栓因为是磷化的,磷化线我们是采用不酸洗,因为为了防止氢脆,所以用的工序是乒乓丸然后再磷化,磷化后又专门做了一个除氢。抛完的大小也是做一个内控的,目的就是为了控制后面的摩擦系数的一致性,磷化膜是做润滑用的,后面就是氢脆跟延误事件的一个检验。

产品会跟主机厂有一个联合验证,就是做一个模拟装配,模拟装配这边刚才考虑最多可能是装配扭矩跟夹紧力之间的要求,所以我们会有多种的验证方案,一个是控制摩擦系数一致性,后面会有一个超声波轴力的生产量,清洁度这边本身是一个定基的内部件,所以有一个清洁度的基本要求。

产品完成之后,我们会做一个CCD前检,利用影像技术,把产品跟原来设定的要求,在成像过程中进行一个筛选,一般我们会选一个混料,比如说包括尺寸还有一些外观开裂、裂纹甚至螺纹斜牙等等。

这个零件因为是有一个防冲要求,所以会有一个涂胶,我们涂的化学胶,工艺基本上用低磷,厂内有完成ND593,各种胶品,根据各个主机厂的要求。

涂胶工艺相对简单,就是低磷化学胶再一个烘干烧结,监测项目比较多,会有相应国标跟国际标准会有一些计算要求。

产品作为汽车的主机厂配套,所以我们在追溯性方面要求很高,我们在所有的生产过程中会有,因为零件比较小,上面没有办法直接打码,但是我们在最小包装,比如说我们是一小袋或者怎么样会有二维码,厂内可以直接追溯到一个MES系统,过程中也留一张卡,从材料开始一直追溯到包装完成。

谢谢大家,因为今天时间比较短,我刚才看已经超过我们会议时间了,所以我很快把它大概说了一下,大家如果有想继续交流或者怎么样,我希望大家可以给我联系。

谢谢。

(本文为速记整理)