[发明专利]一种管状件成形成性一体化方法

说明书

一种管状件成形成性一体化方法首先选取初始管坯，确定模具合模位置A和位置B，将初始管坯加热至温度T，T处于300℃‑1400℃范围内，模具打开，并将初始管坯放入下模中，上模合模至位置B，将初始管坯两端密封，打开第一阀门，向初始管坯内部充填压力为p的流体介质，初始管坯发生胀形而部分贴模，某些空间形状锐利的部位未完全贴模，将初始管坯的内部压力调整至p_cr，上模向合模位置A运动，达到完全贴模，打开第二阀门，在内压支撑下利用模具完成对工件的淬火，关闭第一阀门，解除对管坯的密封，关闭第二阀门，打开模具取出工件。本发明实现高强钢材料成形和淬火一体化，生产满足要求的形状精度和热处理效果，突破了制造瓶颈。

技术领域

本发明涉及工业制造技术领域的一种成形方法，尤其涉及一种管状件成形成性一体化方法。

背景技术

高强钢具有高的质强比，具有优异的减重效果，高强钢的优点使其在汽车行业得到快速发展和广泛应用，从而达到汽车的轻型化，安全性强等目的，目前高强钢的应用仅限于板材件，降低了板材厚度，与之对应的技术是热冲压成型，而车身上另一类构件即管状件，已经公开报道的高强钢管状件的制备加工方法主要有以下两种：一种加工方法是先在软态下成形，再进行淬火提高高强钢管状件强度的工艺路线，本方法在模外淬火，易于保证热处理效果，但缺点是淬火变形无法避免；另一种方法是热气胀技术，该方法的存在的缺点在于：所需气压过大、高强钢管状件壁厚减薄严重、淬火不均匀、管状件破裂、起皱成形缺陷等一系列问题，到目前为止仍未得到广泛应用。目前还没有一种技术能解决高强钢管状件的高效生产这个问题。

发明内容

在本发明的目的是针对现有技术的缺陷和不足，提出了一种管状件成形成性一体化方法，实现高强钢材料成形和淬火一体化，同时得到满足生产要求的形状精度和热处理效果，突破高强钢管状件的制造瓶颈。

为达到上述目的，一种管状件成形成性一体化方法，采用了下列技术方案：其特征在于：它的步骤：步骤一，选取初始管坯，依据零件上的最小截面周长选择初始管坯，进一步将初始管坯的截面周长与零件上的最小截面周长近似相等。记所要成形零件的最大截面周长和最小截面周长之差为d。

步骤二，确定模具合模位置，并标记出位置A和位置B，位置A为上模合模的下死点，位置B和位置A沿合模方向之间的距离为h，h＝a(d/2)，0.5＜a＜2。

步骤三，将初始管坯加热至温度T，T处于300℃-1400℃范围内。

步骤四，模具打开，并将初始管坯放入下模中，上模合模至位置B。

步骤五，将初始管坯的两端密封，并打开第一阀门，向初始管坯内部充填压力为p的流体介质，此步骤中内压p为变形提供驱动力，初始管坯发生胀形而部分贴模，某些空间形状锐利的部位未完全贴模，压力达到p时初始管坯的温度为T1，T1在实际工艺中测得。

步骤六，将初始管坯的内部压力调整至临界压力p_cr，临界压力p_cr的具体计算方法如下：其中π、e为定常数，K、n为温度T1下材料的强度系数和硬化指数，ε为零件的最大应变，1＜s＜20。

步骤七，在临界压力p_cr的支撑下，空心管坯近似变为实心棒料，上模向合模位置A运动，上模推压受内压支撑的初始管坯已贴模部位，内部压力也受到挤压从而推着未贴模区域的材料流向未贴模区域填充模腔，初始管坯各截面的形状及周长与模具内腔趋于相同，即达到完全贴模，接下来随着上模的继续挤压，截面整体受到压缩，截面上易于屈服的部位发生少量增厚，当合模至位置A时，成形出工件。该过程中的变形为压缩变形，壁厚不会发生减薄。与步骤五不同的是，此过程中模具为变形提供驱动力。即使发生了压缩变形但工件的壁厚不会大于初始管坯的壁厚。