CN105568140B - 一种扭力梁制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于成形技术领域，一种扭力梁制备方法，包括管件弯曲、预成形、液压成形和热处理；其中管件化学成分按重量分数计包括C0.22％～0.24％、Si0.22％～0.25％、Mn1.22％～1.25％、P0.005％～0.008％、S0.001％～0.002％、Al0.030％～0.049％、B0.003％～0.0045％、Ti0.06％～0.08％、Cr0.05％～0.10％、Mo0.15％～0.2％、Ni0.15％～0.2％、Cu≤0.05％、Co0.1％～0.2％，余量为Fe。本发明中管材在成形阶段具有较好的延伸率，以满足成形要求；而当材料成形完成后，经热处理又具有较高的抗拉强度。

Description

一种扭力梁制备方法
技术领域
本发明属于成形技术领域，尤其涉及一种扭力梁制造方法。
背景技术
汽车扭力梁是汽车的关键部件之一，主要作用是平衡左右车轮的上下跳动，以减小车辆的摇晃，保持车辆的稳定，扭力梁本身可起到横向稳定杆的作用，提高车辆侧倾刚度。传统结构的扭力梁各组成部件多为钣金冲压成形，横梁扭转刚度相对较小，因此增加一根稳定杆提高其扭转刚度，而新结构扭力梁采用管材结构，截面为封闭截面构形，扭转刚度性较高，因此取消了稳定杆。
国内现有扭力梁成形大多采用高强度钢板冲压成形，虽然成形工艺较简单，但受到后轴承载能力差，扭转刚度不足，需装配横向稳定杆等诸多限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在冲压成形扭转刚度不足的缺陷，提供一种扭力梁制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种扭力梁制备方法，包括管件弯曲、预成形、液压成形和热处理；其中管件化学成分按重量分数计包括C0.22％～0.24％、Si0.22％～0.25％、Mn1.22％～1.25％、P0.005％～0.008％、S0.001％～0.002％、Al0.030％～0.049％、B0.003％～0.0045％、Ti0.06％～0.08％、Cr0.05％～0.10％、Mo0.15％～0.2％、Ni0.15％～0.2％、Cu≤0.05％、Co0.1％～0.2％，余量为Fe。
进一步地，所述的热处理温度为920～940℃，并保持8～15min后采用油淬火，冷却速度为140℃/s～160℃/s。
作为优选，所述的热处理温度为935℃，并保持10min后采用油淬火，冷却速度为150℃/s。以保证扭力梁热处理后既有较高的机械性能，又有足够抗疲劳能力。
作为优选，所述的弯曲是指将所述管件弯曲至要求角度，所述预成形包括将弯曲后的管件两端压扁和将弯曲后的管件中部压成V型。
具体地，所述的液压成形包括填充阶段：预成形的管材放入下模，闭合上模，充满液体，排除气体，管材两端冲头密封；成形阶段：管内液体加压胀形，两端冲头推进补料，管材基本贴靠模具；整形阶段：提高内压，使管材完全贴靠模具。其中弯曲除了保证轴线形状尺寸满足要求外，更重要的是控制弯曲过程中的壁厚减薄，并对需要进料曲面进行补料，保证内高压成形顺利进行；同时，为了适应扭力梁复杂的结构形状和精度、3.5mm壁厚的高强度材料，需要高的内压。
作为优选，所述扭力梁整形阶段提高内压为150MPa。
作为优选，所述的管件化学成分按重量分数计包括C0.22％、Si0.24％、Mn1.23％、P0.005％、S0.002％、Al0.049％、B0.004％、Ti0.07％、Cr0.05％、Mo0.2％、Ni0.15％、Cu≤0.05％、Co0.15％，余量为Fe。
上述各元素的作用及配比依据如下：
C：固溶强化元素，对淬火马氏体钢的强度起决定性作用。
Si：抑制碳化物析出，确保组织中存在一定量高碳残余奥氏体，与Mn结合提高钢的淬透性、延展性、强度以及消除Mn粗化晶粒的作用。Si含量高于0.25％时，延展性有所降低，影响塑性。
Mn：作为脱氧和脱硫的有效元素，冶炼时加入。同时也是固溶强化元素，对钢的淬透性具有重大贡献，但使马氏体钢的韧塑性降低，与Si等结合有利于降低这一影响。
P：能够提高钢的强度，在钢液凝固时形成微观偏析，随后在奥氏体后温度加热时偏聚到境界，使钢的脆性显著增大，但在本申请中可以其他元素互相作用，其含量控制在0.005％～0.008％时具有高的强度，而且对脆性影响不大。
S：不可避免的杂质元素，形成MnS夹杂物和晶界偏析会恶化钢的韧性，从而降低钢的韧性，提高Mn含量能够消除S的有害作用，有利于提高钢的塑性。
Al：能有效脱氧和细化晶粒，提高韧性，含量过高钢容易变脆。
B：能够显著提高钢的淬透性和净化晶界，
Ti：以细小的碳化物形成存在时，能够细化晶粒，
Cr：能够有效提高钢的淬透性和能够显著提高强度，但同时降低塑性和韧性，但是本申请中Cr与Mo、Ni等结合，有利于改善塑性和韧性。
Mo：能够提高力学性能，细化晶粒，并与Cr、Ni等结合，使得钢具有高的抗拉强度与良好的塑性的结合的优点。
Ni：能提高钢的强度，又能保持良好的塑性和韧性，降低其他元素的不利影响。
Cu：有利于提高钢的强度，与P等配合使得钢获得更大的强度，而且对于钢的耐蚀性很有利。
Co：能够有效增强钢的综合性能，尤其是在Mo、Ti、Al、B适量配合下，刚的强度增加更为显著。
有益效果：本发明中管材在成形阶段具有较好的延伸率，以满足成形要求，成形较容易；而当材料成形完成后，经热处理又具有较高的抗拉强度，以满足产品在使用过程中局部应力不超过材料的屈服强度；同时液压成形可以将扭力梁加工成复杂的理想结构，这是传统的冲压工艺无法实现的。
具体实施方式
一种扭力梁的制备方法，包括如下步骤：
(1)弯曲，将管件弯曲至要求角度；
(2)预成形，将弯曲后的管件两端压扁，并将弯曲后的管件中部压成V型；
(3)液压成形：填充阶段：预成形的管材放入下模，闭合上模，充满液体，排除气体，管材两端冲头密封；
成形阶段：管内液体加压胀形，两端冲头推进补料，管材基本贴靠模具；
整形阶段：提高内压至150MPa，使管材完全贴靠模具。
其中管件化学成分按重量分数计如下表1所示(余量为Fe)：
表1
按照GB228-87标准对上述成分钢(成形前，为经过热处理)进行力学性能测试，如下表2所示：
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3
屈服强度(MPa) 560 563 570 558 486 510 508
抗拉强度(MPa) 708 705 710 705 632 649 645
伸长率(％) 27％ 28％ 30％ 28％ 20％ 16％ 18％
将上述各实施例中的管件经上述方法成形并进行热处理，其中各实施例热处理工艺如下表3所示：
表3
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3
温度/℃ 920 940 935 925 935 925 940
保温时间/min 15 8 10 12 10 12 8
冷却速度/℃·s-1 140 160 150 145 150 145 160
经热处理后，对各实施例最终产品进行力学性能测试，如下表4所示：
表4
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3
屈服强度(MPa) 1293 1298 1311 1295 1146 1105 1119
抗拉强度(MPa) 1682 1689 1705 1679 1349 1382 1365
伸长率(％) 20％ 21％ 22％ 19％ 15％ 10％ 11％
从上述表格中可以看出，上述管材具有良好的延展性，成形较容易，而热处理后抗拉强度高，均能达到1600MPa以上。而且，从对比例1～3可以看出，虽然仅是将管材化学成分中的元素含量进行了些许调整，但是其中力学性能有大幅下降，说明了本申请管材成分相互之间的作用较好，完全能够满足扭力梁对其要求。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种扭力梁制备方法，其特征在于：包括管件弯曲、预成形、液压成形和热处理；其中管件化学成分按重量分数计包括C0.22％～0.24％、Si0.22％～0.25％、Mn1.22％～1.25％、P0.005％～0.008％、S0.001％～0.002％、Al0.030％～0.049％、B0.003％～0.0045％、Ti0.06％～0.08％、Cr0.05％～0.10％、Mo0.15％～0.2％、Ni0.15％～0.2％、Cu≤0.05％、Co0.1％～0.2％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的扭力梁制备方法，其特征在于：所述的热处理温度为920～940℃，并保持8～15min后采用油淬火，冷却速度为140℃/s～160℃/s。
3.根据权利要求2所述的扭力梁制备方法，其特征在于：所述的热处理温度为935℃，并保持10min后采用油淬火，冷却速度为150℃/s。
4.根据权利要求1所述的扭力梁制备方法，其特征在于：所述的弯曲是指将所述管件弯曲至要求角度，所述预成形包括将弯曲后的管件两端压扁和将弯曲后的管件中部压成V型。
5.根据权利要求1所述的扭力梁制备方法，其特征在于：所述的液压成形包括填充阶段：预成形的管材放入下模，闭合上模，充满液体，排除气体，管材两端冲头密封；成形阶段：管内液体加压胀形，两端冲头推进补料，管材基本贴靠模具；整形阶段：提高内压，使管材完全贴靠模具。
6.根据权利要求5所述的扭力梁制备方法，其特征在于：所述扭力梁整形阶段提高内压为150MPa。
7.根据权利要求1所述的扭力梁制备方法，其特征在于：所述的管件化学成分按重量分数计包括C0.22％、Si0.24％、Mn1.23％、P0.005％、S0.002％、Al0.049％、B0.004％、Ti0.07％、Cr0.05％、Mo0.2％、Ni0.15％、Cu≤0.05％、Co0.15％，余量为Fe。
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