CN105921584A - 超高强度钢空心构件气压胀形方法 - Google Patents

超高强度钢空心构件气压胀形方法 Download PDF

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陶杰
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Abstract

本发明公开了超高强度钢空心构件气压胀形方法，将管坯加热到910℃‑920℃，保温适当时间，使管坯奥氏体化，然后合模，向管内通入压力气体并控制压力加载路径进行气压胀形，高强钢成形后，通过与模具一体化设置的冷却装置向工件内部通入冷却液体进行快速淬火，使奥氏体完全转化成马氏体，大幅度提高空心构件的强度。

Description

超高强度钢空心构件气压胀形方法
技术领域
本发明属于金属塑性成形技术领域，特别涉及超高强度(常温下500-600MPa)钢空心构件的气压胀形方法。
背景技术
目前，空心构件在航空、航天工程领域占有较大的比例，对于提高航空、航天器的整体结构性能及有效减重具有重要的实际意义。
热成形工艺得到的冲压件广泛用于汽车车门防撞梁以及前后保险杠等重要结构件。由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势，因此该技术在美国、德国等工业发达国家发展迅速。
基于现有的板材热成形技术，本发明提出了利用气压胀形的成形方法后快速淬火的方法制造超高强度钢空心构件，从而满足了航空航天级汽车领域空心结构件的热成形制造需求。
发明内容
本发明基于传统热成形，将热成形技术与传统的气压胀形技术相结合，提出了一种超高强度钢空心构件的气压胀形方法。
超高强度钢空心构件气压胀形方法，将管坯加热到910℃-920℃，保温，使管坯奥氏体化，然后合模，向管内通入压力气体并控制压力加载路径进行气压胀形，高强钢成形后，通过与模具一体化设置的冷却装置向工件内部通入冷却液体进行快速淬火，使奥氏体完全转化成马氏体，大幅度提高空心构件的强度。
所述的气压胀形方法，依据不同的材料和构件尺寸，冷却到马氏体转变温度的冷却速率为50℃/s-100℃/s。
所述的气压胀形方法，冷却装置放置在隔热板下面，等待高强钢成形后，通过水泵将冷却液体水从水箱中抽出，从左边冲头迅速流入冷却水道，然后从右边冲头流出，达到使管坯迅速冷却的效果。
所述的气压胀形方法，冷却水道设置在管坯内部，与左、右冲头的中心高一致。
所述的气压胀形方法，冷却速率控制在80-90℃/s。
所述的气压胀形方法，保温5min。
有益效果：
1.本发明可以有效解决超高强度钢管材由于室温强度太高，在室温下难以成形的问题。
2.本发明将气压胀形与快速淬火相结合，既提高了成形极限，最终又获得了马氏体组织，显著提高了材料强度；
3.本发明集成形及淬火工艺于一体，在保证管材成形良好的基础上不需要新的淬火设备，降低了制造成本，具有重要的工程应用价值。
附图说明
图1为模具装配示意图。
图2为本发明的工艺流程图。
1隔热板，2冷却装置，3冲头，4加热装置，5气压装置，6定位螺栓，7液压缸；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
①管坯材料采用40CrNiMo，欲成形零件为飞机用双拐曲轴。首先对金属管坯进行下料，欲成形管坯的轴向尺寸为280mm，外径为48mm，厚度为3mm；
②将管坯放到模具型腔中加热到910℃；
③保温5分钟，使管坯材料奥氏体化；
④准确定位后，控制液压机上模下行，并与下模闭合，利用密封装置将管材两端密封，向管材型腔通入压力气体,并控制不同时间对应不同的压力，精确控制气体压力的加载路径；
⑤空心双拐曲轴成形后，在模具型腔内对其进行热处理，不需要将构件取出，利用模具带有的冷却装置快速对构件进行冷却淬火，冷却速度控制在80℃/s左右；
⑥淬火完成后，得到超高强度空心双拐曲轴。
实施例2
①管坯材料采用300M钢，欲成形零件为六棱柱管。通过下料机对金属管进行下料，欲成形管坯的轴向尺寸为300mm,外径为50mm，厚度为2mm；
②将管坯放到模具型腔中加热到920℃；
③保温5分钟，使管坯材料奥氏体化；
④准确定位后，控制液压机上模下行，并与下模闭合，利用密封装置将管材两端密封，向管材型腔通入压力气体,并控制不同时间对应不同的压力，精确控制气体压力的加载路径；
⑤六棱柱管成形后，在模具型腔内对其进行热处理，不需要将构件取出，利用模具带有的冷却装置快速对构件进行冷却淬火，冷却速度控制在80℃/s左右；
⑥淬火完成后，得到超高强度空心六棱柱管。
实施例3
①管坯材料采用30CrMnSiNi2A钢，欲成形零件为四通管。通过下料机对金属管进行下料，欲成形管坯的轴向尺寸为320mm,外径为55mm，厚度为3mm；
②将管坯放到模具型腔中加热到910℃；
③保温5分钟，使管坯材料完全奥氏体化；
④准确定位后，控制液压机上模下行，并与下模闭合，利用密封装置将管材两端密封，向管材型腔通入压力气体,并控制不同时间对应不同的压力，精确控制气体压力的加载路径；
⑤四通管件成形后，在模具型腔内对其进行热处理，不需要将构件取出，利用模具带有的冷却装置快速对构件进行冷却淬火，冷却速度控制在90℃/s左右；
⑥淬火完成后，得到超高强度四通管件。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.超高强度钢空心构件气压胀形方法，其特征在于，将管坯加热到910℃-920℃，保温，使管坯奥氏体化，然后合模，向管内通入压力气体并控制压力加载路径进行气压胀形，高强钢成形后，通过与模具一体化设置的冷却装置向工件内部通入冷却液体进行快速淬火，使奥氏体完全转化成马氏体，大幅度提高空心构件的强度。
2.根据权利要求1所述的气压胀形方法，其特征在于，依据不同的材料和构件尺寸，冷却到马氏体转变温度的冷却速率为50℃/s-100℃/s。
3.根据权利要求1所述的气压胀形方法，其特征在于，冷却装置放置在隔热板下面，等待高强钢成形后，通过水泵将冷却液体水从水箱中抽出，从左边冲头迅速流入冷却水道，然后从右边冲头流出，达到使管坯迅速冷却的效果。
4.根据权利要求3所述的气压胀形方法，其特征在于，冷却水道设置在管坯内部，与左、右冲头的中心高一致。
5.根据权利要求2所述的气压胀形方法，其特征在于，冷却速率控制在80-90℃/s。
6.根据权利要求1所述的气压胀形方法，其特征在于，保温5min。
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