[发明专利]一种金属管材热态气体胀形与快冷强化系统及工艺

说明书

本发明涉及一种金属管材热态气体胀形与快冷强化系统，包括液压机、模具组件、快速加热模块和快速冷却模块，所述模具组件包含级进式模具，能够实现工件的热态气体胀形和快速冷却。本发明还提供了一种金属管材热态气体胀形与快冷强化工艺。本发明具有如下优点：1、采用无涂层板制管，比起涂层、镀层金属板制管的成本低，且组织缺陷和工艺风险少；2、采用级进式模具，电阻加热工序和热气胀+淬火工序同时并行实现，级进式进料，因而节拍快，效率大幅提升；3、零件加热状态全程防护，防氧化，不需要涂层，工件成形后不需要喷丸就可以直接焊装到车身上，大大节省成本；4、采用定向破坏的安全保护措施，安全性提高。

技术领域

本发明属于金属塑性加工技术领域，具体涉及一种金属管材热态气体胀形与快冷强化系统及工艺。

背景技术

当前汽车制造的潮流无疑在向着更大的减重目标转变，以最终实现更显著的节能和减少排放。轻量化是实现传统汽车节能减排，并解决当前新能源汽车续航里程不足问题的重要途径之一。

超高强度钢、高强铝合金、高强镁合金等材料是构成轻量化汽车车身的关键材料，该类材料成形过程中都存在塑性低、回弹大、易破裂的问题，传统工艺难以解决其高品质精确成形问题。金属管材热态气体胀形与快冷强化工艺(HMGFQ,Hot Metal Gas FormingQuenching)为车身结构工程师提供了一种加工超高强度钢、高强铝合金等材料的全新途径，该工艺充分结合液压成形、吹塑成形和模压淬火强化成形(Press Hardening)等工艺的优点，通过快速加热使材料在高温下成形，并迅速同步完成模内淬火强化，改善成形性能的同时提高了成形质量和效率，特别适用于汽车A柱、B柱、防撞梁、扭力梁等高刚度封闭截面空间框架结构的制造，将车身轻量化水平和结构强度提升到全新的水平。

现有研究成果表明了HMGFQ成形工艺可以将高强钢管材内压成形产品的强度从800MPa提升到1500MPa左右，工艺路线可行，应用前景良好，但目前现有技术中，大多没有抗氧化气体防护装置，导致如下工艺问题需要进一步解决：①连续炉加热成本高，需要采用有铝硅涂层等防护涂层的钢板制管，成本高、焊接夹杂影响成形产品质量。管材在连续炉气体保护氛围内加热和保温系统的高能耗也让系统能耗增加，防腐涂层板制管难题也使得成本增加；②采用无涂层板制管、电阻自发热方式加热，产品加热后机器人转运到模具内，则存在转运过程中遇空气氧化、生产节拍慢的缺点；③超高压气压、高温加热设备安全问题没有得到可靠解决；④在热气胀+淬火成形工位上先进行电阻加热再气胀成形淬火的方式，则存在工序串联、加工时间长、产品表面氧化等问题。这些问题在导致设备系统危险、高能耗、高成本的同时也让车间工作环境变得更热、噪音更大，最终该技术难以普及。

针对现有技术存在的不足，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种金属管材热态气体胀形与快冷强化系统，包括液压机、模具组件、快速加热模块、快速冷却模块和控制系统，所述模具组件、快速加热模块和快速冷却模都设置在液压机上或液压机周围；所述模具组件包含级进式模具，能够实现工件的热态气体胀形和快速冷却。

进一步地，所述模具组件包括核心部件和自动上下料模块，自动上下料模块设置在核心部件的两侧，为核心部件提供工件的上料和下料作业；所述核心部件包括下模底板、下模模座、下模镶块、上模顶板、上模模座、上模镶块、级进式模具、侧推密封油缸模块和电极压紧气缸模块，在所述下模底板上依照上下空间顺序依次设置所述下模模座、下模镶块、级进式模具、上模镶块、上模模座和上模顶板，所述级进式模具包含有加热工位和热气胀及淬火工位。该模具组件将热气胀+淬火成形工位组合在一起，极大地缩短了加工时间，也避免了产品表面氧化的问题。

进一步地，所述级进式模具包括进给底板、进给模块和进给托板，所述进给模块驱动所述进给底板左右平移，也驱动所述进给托板进行上下升降运动；所述进给模块包括级进模驱动器、级进模驱动导向条、升降液压缸、旋转压紧气缸和可旋转压板，所述进给托板上设置有多个容纳工件端部的模腔，还设置有多个容纳旋转压紧气缸的孔槽。