[发明专利]感应退火作为用于膨胀的液压成形管材成形性能的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及金属成形领域，并且尤其涉及使用感应退火液压成形工件来提供增强的成形性能的方法。

背景技术

液压成形是应用于金属通过流体压力形成于冲模中的板材和管材成形的术语。这可以通过内部流体压力、通过施加到管材的轴向载荷或通过单面冲模完成，板材金属在单面冲模中通过气囊/隔膜成形。液压成形典型地使用具有高风筒压力的传统的单动液压机。

当使用多阶段方法液压成形时，在最终液压成形零件之前可以发生各种弯曲/预成形步骤。在这些初始变形阶段过程中，大多数材料的成形性能会被耗尽为液压成形工艺本身留下很少塑性应变能力。减轻这些局部应变的影响的一种方式是在液压成形工艺阶段之间应用恢复热处理。更具体地说，感应退火使用感应线圈允许工件在指定的时间局部加热到指定的温度。

在一个示例中，使用液压成形的铝管材来形成车辆结构的A柱车顶纵梁。这种类型的零件由结构或无缝挤压管材制成。结构管材具有较好的壁和直径尺寸公差，并且更有效的挤压，但是对于弯曲、预成形以及液压成形工艺来说具有较低的成形性能。因此，结构管材在液压成形中仅仅用于形成挑战性少的零件形状。相对于结构管材，由于碎片损失和无缝压力循环时间限制，无缝管材具有低效率的挤压，并具有至少是结构圆管的两倍的壁和直径的尺寸公差。无缝管材也可以具有显著较高的成形性能，这使得其已经成为用于液压成形具有复杂的、变化的横截面的零件——例如A柱车顶纵梁——的优选材料。根据我们的工作，现在已经发现感应退火恢复足够的工件成形性能以允许在A柱车顶纵梁的生产中的较少的可成形的结构管材。令人惊讶的是，可以恢复成形性能而没有损害随后的增强车顶纵梁的热处理。

发明内容

根据这里说明的目的和效益，提供了一种液压成形工件的方法。该方法包括以下步骤：将该工件弯曲为第一初始形状、预成形该工件为第二初始形状、在120-160℃之间的温度感应退火该工件以及液压成形该工件为需要的形状。该方法也可以包括在10-30秒内斜坡升温至感应退火温度。该方法进一步包括在预成形和液压成形步骤之间完成感应退火。在可选的实施例中，该方法包括在预弯曲和预成形之间完成感应退火。在另一个实施例中，在弯曲和预成形步骤之间以及在预成形和液压成形步骤之间完成感应退火。

该方法进一步包括将工件修整为需要的长度。该方法进一步包括液压成形后热处理工件以便给予需要的T6强度性能。在160-200℃完成热处理4-10小时。

该工件由AA6XXX铝合金——例如AA6082-T4——制成。该工件进一步为A柱车顶纵梁。因此该方法可以包括在工件的A柱部分的第一弯曲处对A柱车顶纵梁完成感应退火。可以(a)在20-30秒的斜坡升温的情况下的120-160℃的温度，(b)在20-30秒的斜坡升温的情况下的135-145℃的温度，或(c)在25-30秒的斜坡升温的情况下的大约140℃的温度完成感应退火。

换句话说液压成形工件的方法包含：(a)弯曲工件为第一初始形状；(b)预成形工件为第二初始形状；(c)在120-160℃之间的温度感应退火工件以提高工件的总伸长率，同时并不损害工件的最终强度性能；(d)液压成形工件为需要的形状；以及(e)在大约180℃热处理工件大约6小时以提高工件的最终强度性能。在一个可行的实施例中，该方法可以包括使用在20-30秒的斜坡升温时间的情况下的大约140℃的感应退火温度。

本发明方法的这些和其它实施例将在以下说明书中给出，并在某种程度上通过参考以下方法的说明和相关附图对本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

这里包含的并形成说明书的一部分的附图说明了本发明方法的一些方面，并与说明书一起用于解释某些基本原理。在附图中：

图1是说明了通道线圈中容纳的为了感应退火的工件的透视图；

图2是说明经过感应退火的A形构架车顶纵梁和A柱车顶纵梁的A柱部分的俯视平面图。

图3a、3b和3c说明了三个可选择的包含感应退火的液压成形生产工艺：第一个感应退火发生在弯曲和预成形步骤之间，第二个感应退火发生在预成形和液压成形步骤之间，而第三个感应退火发生在弯曲和预成形步骤之间以及预成形和液压成形步骤之间。

图4是从挤压管材切下的并经受预应变的拉伸试样在感应退火(IA)前和后的T4总伸长率的图表说明，这种试样表现类似于A柱车顶纵梁响应并是典型的A柱车顶纵梁响应。

图5是T6回火验证确认经受感应退火的A柱车顶纵梁在T6加热处理后仍然达到它们要求的屈服强度的图表说明。