关于申报河北科技进步奖内容的公示-武汉理工大学科学技术发展院.DOC

我校参与申报2016年度山东省科学技术奖项目基本情况的公示 1、项目名称：高性能商用汽车前轴锻件生产关键技术研发 2、推荐单位：新泰市科技局 3、报奖类别：山东省科技进步奖 4、项目简介： 汽车前轴是汽车底盘的重要组成部分，在整车中承担承重、支承、转向的功能。汽车前轴是是A类保安件，其位置在驾驶室下方，如果前轴出现问题，会出现车毁人亡的情况，威胁驾驶员和乘坐人员的人身安全。前轴制造的难点主要存在与锻造成形工艺与热处理大。前轴锻件为汽车上最大的锻件，长度长达2000mm，重量高达130kg，并且前轴形状非常复杂，90%以上部位为工字截面，在板簧座处呈不对称工字截面，纵向截面起伏变化较多，特别弹簧座工字型部分反映在锻模型腔上为深而窄的沟槽，某些部位具有较大的高度落差，从而导致在锻造过程中，金属都较难填充成形，锻造成形难度很大。且如此大型的锻件，如何保证淬透性及内部微观组织是保证前轴质量的核心。基于此，本项目产学研结合，经多年的研发，攻克了高性能商用汽车前轴锻件制造重大技术难题，实现了汽车前轴锻件产业化。 （1）、研发了辊锻制坯-折弯-热模锻终锻成形技术。采用材料学、力学和机械学等多学科交叉研究，通过采用数学建模，有限元模拟与物理实验相结合的方法，深入研究了辊锻制坯过程中的金属流动规律。确定了辊锻模具型腔关键尺寸参数，通过精确制坯，降低了终锻成形载荷，材料利用率提高到90%以上。仅使用63MN的摩擦压力机锻打出重量高达130KG的汽车前轴锻件。 （2）、研发了余温正火+调质处理的热处理技术。前轴由于体积大，淬透性能差，为了提高前轴热处理后的组织与性能，本项目创新性的研发了余温正火+调质处理的热处理技术。利用前轴热锻后的余热，直接送入正火炉中进行余温正火。余温正火不仅大幅度提升前轴质量，并且由于余热正火保温后快速冷却时间比热锻件在空气中自然冷却时间要大大缩短，从而同时提高了生产效率。同时，利用超声波的空化作用将大锻件淬火过程中由于温度急剧变化而在表面产生的气膜击碎，从而提高热交换速度，因此能够细化马氏体晶粒，提高淬透层深度。通过上述本项目发明的热处理工艺，热处理后的锻件晶粒尺寸降低2～5个级别，使前轴的台架寿命提高40%。 （3）、研发了前轴高能喷丸表面强化与自动化表面喷漆技术。通过建立数学模型与喷丸实验，得到了单台抛丸机的抛丸量、弹丸速度、弹丸种类和配比、弹丸直径、抛丸时间等抛丸工艺参数与前轴表面残余压应力及前轴疲劳寿命之间的关系，建立包含抛丸抛丸凹坑的直径和深度及单位面积内的凹坑的数量三个因素的描述抛丸质量的经验公式。通过工艺优化，显著提高了前轴的台架寿命。并且发明了前轴自动化喷漆装置与工艺，大大提高提高喷漆效率，且喷漆均匀，节能环保，降低了劳动强度，提高了喷漆质量。 本项目获授权中国发明专利5项，发表论文5篇，近三年实现利税1.5亿元，形成了高性能商用汽车前轴锻件制造自创开发创新能力，促进了我国大型锻件的成形制造技术升级。 5、项目推广应用、经济和效益情况： （1）该项目结合有限元模拟数据，确定辊锻形腔结构，达到辊锻精确制坯，降低了辊锻坯料在模锻工序所需的变形力，使得63000kN的摩擦压力机生产线（投入3000万元）达到120000kN-160000kN热模锻压力机生产线（投入在1.2亿元以上）的效果。降低了投资成本，节省资金9000多万元。 （2）该项目生产工艺材料利用率高，可以降低原材料成本，平均每生产一种前轴即可节约钢材5.5kg，公司每年年产量在25万条前轴，每年可节约钢材1350吨左右，每年约节约资金500万元。该项目生产工艺还可以用于其它长轴类产品。 （3）该项目的研发促进了山东恒泰车桥有限公司对高技术人才的需求。公司近年来吸引了博士、硕士等多名各类技术人才，公司保持了人才优势，同时增添了10多个就业岗位。运用本工艺生产的前轴8183310101HT前轴和HFF3001010CK5G前轴在2013年上海中国国际金属展览会上获得“优质锻件奖”。很多客户对我公司进行考察之后，陆续签订产品购销合同，使我公司的市场份额不断扩大，在行业内扩大了知名度。 （4）高端前轴的研究制造有效扩大了企业的生产能力，降低了生产成本，为客户提供了质优价廉的产品，满足了客户需求，增加了职工和当地财政收入，促进了当地经济可持续性发展。 6、曾获奖励情况 2015年度泰安市科技进步二等奖。 7、代表性论文专著目录 论文名称：Numerical and experimental investigation of roll-forging of automotive front axle beam；期刊名称：International Journal of Advanced Manufacturing Technology；作者：庄武豪，华林，王孝文