CN106181261B - 薄壁高强度车架管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄壁高强度车架管的制造方法，其特征在于包括带钢裁剪、酸洗处理、冷轧、辊弯成型及焊接、焊缝纯净化处理、退火处理等步骤。采用本发明制造方法加工的车架管壁厚更薄、强度更高、延伸更好，钢管90度和0度压扁试验达到全压扁焊缝无裂纹；钢管残余应力试验小于15mm，壁厚差低于0.05mm，产品的焊缝服役强度大于母材的服役强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车车头放置发动机总成、刹车总成、方向盘总成等的薄壁高强度车架管的制造方法，属于金属材料加工技术领域。
背景技术
改革开放以来，中国汽车产业发展迅猛，特别是进入新世纪以后，无论是产量和销量，更是呈现爆发式增长，特别是至2010年产销突破1800万辆以后，我国已经成为全球最大的汽车生产和消费国，我国的汽车市场被认为是未来发展潜力最大的市场。汽车产业成为国民经济重要的支柱产业，已经形成了比较完整的工业体系，也成为体现国家竞争力的标志性产业。
为了减少能源的消耗，汽车车架的轻量化成为全球汽车行业追求的目标之一。采用车架管液压涨形的一体成形技术，能有效的提高产品的精度、强度，降低加工成本和周期；而减少车架管壁厚和直径是进一步减轻汽车车架管的重要途径之一。
提高车架管的抗拉强度以确保车架管的服役强度；用单根的钢管通过约200Mpa的内压力，使车架管在模腔内被压制成不同的承载截面，并确保足够的有效壁厚，这就需要钢管必须具备足够的强韧性和延伸率。目前市场上的普通产品无法满足车架管的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种薄壁高强度车架管的制造方法，采用该方法加工的车架管壁厚更薄、强度更高、延伸更好，产品的焊缝服役强度大于母材的服役强度。
按照本发明提供的技术方案：薄壁高强度车架管的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
1）、带钢裁剪：将原材料卷板在纵剪机上纵剪成带钢，根据车架管产品所需的直径确定带钢的宽度；
2）、酸洗处理：将纵剪好的带钢依次连续地通过酸洗槽、冷水槽和热水槽，酸洗槽中的酸洗液采用盐酸，带钢经过酸洗后先送入冷水槽采用高压水冲洗，然后再送入热水槽烫洗，出热水槽后再烘干；
3）、冷轧：酸洗后的带钢通过轧机进行冷轧，冷轧后带钢的厚度等于车架管产品所需的厚度减去0.04~0.10mm；
4）、辊弯成型及焊接：将冷轧后的带钢送入成型机中，采用W成型法和U型成型法的复合成型方法作成圆加工，成圆后的带钢在焊机上焊成直缝焊管，焊机参数设定为：焊机频率为380~410KHZ，功率为190~220KW，焊接速度为15~20m/min，挤压量为2~2.5mm；
5）、焊缝纯净化处理：在成型焊接过程中对焊接区域使用高压氮气冲洗，具体为在距离焊接区域50cm处安装高压氮气喷气孔，使高压氮气充满整个焊接区域，从而为焊接过程提供气体保护，降低焊接过程中氧化夹杂物的产生，提高焊缝夹杂的排除效率；同时，在直缝焊管尚未冷却时，采用去毛刺刀铣平焊管焊缝处的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管内部的毛刺；
6）、退火处理：将纯净化处理后的直缝焊管引入加热腔中，待直缝焊管的温度加热至810~820℃时，再将直缝焊管送入保温腔，保温20~30min，再送入冷却腔冷却，冷却速度为70~80℃/h；
作为本发明的进一步改进，所述步骤1）中的原材料卷板采用抗拉强度在600~750Mpa之间，延伸率在20~30%之间，碳当量在0.4~0.55之间的3.5mm卷板。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1）中的纵剪操作方法为：卷板纵剪时在板头10米处找准卷板的中心线，以此为基准线调整刀架、收卷机的中心线，用压轮压住卷板的放料侧，保持中心线的稳定；刀架上下盘刀的间隙控制在0.1mm以内，盘刀的重叠深度大于4mm。
作为本发明的进一步改进，所述步骤2）中，酸洗槽中盐酸的浓度为120~160g/L；冷水槽中的冲洗温度为10~30℃，冲洗压力为8~10kg/cm2；热水槽中的烫洗温度为90~100℃；带钢经过酸洗槽、冷水槽和热水槽的车速和烘干的车速均为30~40m/分钟，烘干温度为100~120℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤4）中，W成型法和U型成型法的复合成型方法的具体操作为：带钢预弯后，用四架机架在带钢的边缘将带钢的截面压成W型；然后用六架机架将带钢整体压成U型，并保持带钢边缘的雀嘴型。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明制造工艺加工的车架管强度高、韧性好，焊缝强度高，在承受较大的塑性变形后仍可保持较高的强韧性，车架管产品90度和0度压扁试验达到全压扁焊缝无裂纹；钢管残余应力试验小于15mm，壁厚差低于0.05mm，产品的焊缝服役强度大于母材的服役强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
制造Φ103×3.5mm规格的汽车车架管，包括如下步骤：
1）、带钢裁剪：根据车架管产品所需的直径，将外购的厚度3.5mm×宽度1280mm的原材料卷板在纵剪机上纵剪成宽度为322mm的带钢；所述原材料卷板采用抗拉强度在600~750Mpa之间，延伸率在20~30%之间，碳当量在0.4~0.55之间的3.5mm卷板；纵剪操作方法为：卷板纵剪时在板头10米处找准卷板的中心线，以此为基准线调整刀架、收卷机的中心线，用压轮压住卷板的放料侧，保持中心线的稳定；刀架上下盘刀的间隙控制在0.1mm以内，盘刀的重叠深度大于4mm；
2）、酸洗处理：将纵剪好的带钢依次连续地通过酸洗槽、冷水槽和热水槽，酸洗槽中的酸洗液采用盐酸，盐酸的浓度为120g/L；带钢经过酸洗后先送入冷水槽采用高压水冲洗，冷水槽中的冲洗温度为10℃，冲洗压力为10kg/cm2；然后再送入热水槽烫洗，烫洗温度为100℃，出热水槽后再烘干，烘干温度为100℃；热水槽中的带钢经过酸洗槽、冷水槽和热水槽的车速和烘干的车速均为30m/分钟，
3）、冷轧：酸洗后的带钢通过轧机进行冷轧，冷轧后带钢的厚度等于车架管产品所需的厚度减去0.04mm；
4）、辊弯成型及焊接：将冷轧后的带钢送入成型机中，采用W成型法和U型成型法的复合成型方法作成圆加工，具体操作为：带钢预弯后，用四架机架在带钢的边缘将带钢的截面压成W型；然后用六架机架将带钢整体压成U型，并保持带钢边缘的雀嘴型，从而保持带钢边缘的强度，减少带钢在焊接成焊管后焊缝两侧的回弹应力，从而提高焊缝强度和尺寸精度；成圆后的带钢在焊机上焊成直缝焊管，焊机参数设定为：焊机频率为380KHZ，功率为190KW，焊接速度为15m/min，挤压量为2mm；
5）、焊缝纯净化处理：在成型焊接过程中对焊接区域使用高压氮气冲洗，具体为在距离焊接区域50cm处安装高压氮气喷气孔，使高压氮气充满整个焊接区域，从而为焊接过程提供气体保护，降低焊接过程中氧化夹杂物的产生，提高焊缝夹杂的排除效率；同时，在直缝焊管尚未冷却时，采用去毛刺刀铣平焊管焊缝处的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管内部的毛刺；
6）、退火处理：将纯净化处理后的直缝焊管引入加热腔中，待直缝焊管的温度加热至810℃时，再将直缝焊管送入保温腔，保温30min，再送入冷却腔冷却，冷却速度为70℃/h；
7）、检验测试：实施例1制备的车架管产品90度和0度压扁试验达到全压扁焊缝无裂纹；钢管残余应力试验小于15mm；壁厚差低于0.05mm；产品的焊缝服役强度大于母材的服役强度。
实施例2
制造Φ103×3.5mm规格的汽车车架管，包括如下步骤：
1）、带钢裁剪：根据车架管产品所需的直径，将外购的厚度3.5mm×宽度1280mm的原材料卷板在纵剪机上纵剪成宽度为322mm的带钢；所述原材料卷板采用抗拉强度在600~750Mpa之间，延伸率在20~30%之间，碳当量在0.4~0.55之间的3.5mm卷板；纵剪操作方法为：卷板纵剪时在板头10米处找准卷板的中心线，以此为基准线调整刀架、收卷机的中心线，用压轮压住卷板的放料侧，保持中心线的稳定；刀架上下盘刀的间隙控制在0.1mm以内，盘刀的重叠深度大于4mm；
2）、酸洗处理：将纵剪好的带钢依次连续地通过酸洗槽、冷水槽和热水槽，酸洗槽中的酸洗液采用盐酸，盐酸的浓度为120g/L；带钢经过酸洗后先送入冷水槽采用高压水冲洗，冷水槽中的冲洗温度为10℃，冲洗压力为10kg/cm2；然后再送入热水槽烫洗，烫洗温度为100℃，出热水槽后再烘干，烘干温度为100℃；热水槽中的带钢经过酸洗槽、冷水槽和热水槽的车速和烘干的车速均为30m/分钟，
3）、冷轧：酸洗后的带钢通过轧机进行冷轧，冷轧后带钢的厚度等于车架管产品所需的厚度减去0.07mm；
4）、辊弯成型及焊接：将冷轧后的带钢送入成型机中，采用W成型法和U型成型法的复合成型方法作成圆加工，具体操作为：带钢预弯后，用四架机架在带钢的边缘将带钢的截面压成W型；然后用六架机架将带钢整体压成U型，并保持带钢边缘的雀嘴型，从而保持带钢边缘的强度，减少带钢在焊接成焊管后焊缝两侧的回弹应力，从而提高焊缝强度和尺寸精度；成圆后的带钢在焊机上焊成直缝焊管，焊机参数设定为：焊机频率为395KHZ，功率为205KW，焊接速度为18m/min，挤压量为2.2mm；
5）、焊缝纯净化处理：在成型焊接过程中对焊接区域使用高压氮气冲洗，具体为在距离焊接区域50cm处安装高压氮气喷气孔，使高压氮气充满整个焊接区域，从而为焊接过程提供气体保护，降低焊接过程中氧化夹杂物的产生，提高焊缝夹杂的排除效率；同时，在直缝焊管尚未冷却时，采用去毛刺刀铣平焊管焊缝处的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管内部的毛刺；
6）、退火处理：将纯净化处理后的直缝焊管引入加热腔中，待直缝焊管的温度加热至810℃时，再将直缝焊管送入保温腔，保温30min，再送入冷却腔冷却，冷却速度为70℃/h；
7）、检验测试：实施例2制备的车架管产品90度和0度压扁试验达到全压扁焊缝无裂纹；钢管残余应力试验小于15mm；壁厚差低于0.05mm；产品的焊缝服役强度大于母材的服役强度。
实施例3
制造Φ103×3.5mm规格的汽车车架管，包括如下步骤：
1）、带钢裁剪：根据车架管产品所需的直径，将外购的厚度3.5mm×宽度1280mm的原材料卷板在纵剪机上纵剪成宽度为322mm的带钢；所述原材料卷板采用抗拉强度在600~750Mpa之间，延伸率在20~30%之间，碳当量在0.4~0.55之间的3.5mm卷板；纵剪操作方法为：卷板纵剪时在板头10米处找准卷板的中心线，以此为基准线调整刀架、收卷机的中心线，用压轮压住卷板的放料侧，保持中心线的稳定；刀架上下盘刀的间隙控制在0.1mm以内，盘刀的重叠深度大于4mm；
2）、酸洗处理：将纵剪好的带钢依次连续地通过酸洗槽、冷水槽和热水槽，酸洗槽中的酸洗液采用盐酸，盐酸的浓度为120g/L；带钢经过酸洗后先送入冷水槽采用高压水冲洗，冷水槽中的冲洗温度为10℃，冲洗压力为10kg/cm2；然后再送入热水槽烫洗，烫洗温度为100℃，出热水槽后再烘干，烘干温度为100℃；热水槽中的带钢经过酸洗槽、冷水槽和热水槽的车速和烘干的车速均为30m/分钟，
3）、冷轧：酸洗后的带钢通过轧机进行冷轧，冷轧后带钢的厚度等于车架管产品所需的厚度减去0.1mm；
4）、辊弯成型及焊接：将冷轧后的带钢送入成型机中，采用W成型法和U型成型法的复合成型方法作成圆加工，具体操作为：带钢预弯后，用四架机架在带钢的边缘将带钢的截面压成W型；然后用六架机架将带钢整体压成U型，并保持带钢边缘的雀嘴型，从而保持带钢边缘的强度，减少带钢在焊接成焊管后焊缝两侧的回弹应力，从而提高焊缝强度和尺寸精度；成圆后的带钢在焊机上焊成直缝焊管，焊机参数设定为：焊机频率为410KHZ，功率为220KW，焊接速度为20m/min，挤压量为2.5mm；
5）、焊缝纯净化处理：在成型焊接过程中对焊接区域使用高压氮气冲洗，具体为在距离焊接区域50cm处安装高压氮气喷气孔，使高压氮气充满整个焊接区域，从而为焊接过程提供气体保护，降低焊接过程中氧化夹杂物的产生，提高焊缝夹杂的排除效率；同时，在直缝焊管尚未冷却时，采用去毛刺刀铣平焊管焊缝处的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管内部的毛刺；
6）、退火处理：将纯净化处理后的直缝焊管引入加热腔中，待直缝焊管的温度加热至810℃时，再将直缝焊管送入保温腔，保温30min，再送入冷却腔冷却，冷却速度为70℃/h；
7）、检验测试：实施例3制备的车架管产品90度和0度压扁试验达到全压扁焊缝无裂纹；钢管残余应力试验小于15mm；壁厚差低于0.05mm；产品的焊缝服役强度大于母材的服役强度。
本发明所使用的原材料卷板可以直接根据参数要求外购得到，在上述各实施例中所采用的为宝钢集团生产的钢卷板。
本发明所使用的锌钙磷化液可以采用市售常规的锌钙系磷化液，在上述各实施例中所采用的为江阴锦宏化学处理有限公司生产的锌钙磷化液。
本发明皂化液中所使用的润滑剂可以采用市售常规的润滑剂，在上述各实施例中所采用的为上海化工七厂生产的润滑剂。
Claims (5)
1.薄壁高强度车架管的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
1）、带钢裁剪：将原材料卷板在纵剪机上纵剪成带钢，根据车架管产品所需的直径确定带钢的宽度；
2）、酸洗处理：将纵剪好的带钢依次连续地通过酸洗槽、冷水槽和热水槽，酸洗槽中的酸洗液采用盐酸，带钢经过酸洗后先送入冷水槽采用高压水冲洗，然后再送入热水槽烫洗，出热水槽后再烘干；
3）、冷轧：酸洗后的带钢通过轧机进行冷轧，冷轧后带钢的厚度等于车架管产品所需的厚度减去0.04~0.10mm；
4）、辊弯成型及焊接：将冷轧后的带钢送入成型机中，采用W成型法和U型成型法的复合成型方法作成圆加工，成圆后的带钢在焊机上焊成直缝焊管，焊机参数设定为：焊机频率为380~410KHZ，功率为190~220KW，焊接速度为15~20m/min，挤压量为2~2.5mm；
5）、焊缝纯净化处理：在成型焊接过程中对焊接区域使用高压氮气冲洗，具体为在距离焊接区域50cm处安装高压氮气喷气孔，使高压氮气充满整个焊接区域，从而为焊接过程提供气体保护，降低焊接过程中氧化夹杂物的产生，提高焊缝夹杂的排除效率；同时，在直缝焊管尚未冷却时，采用去毛刺刀铣平焊管焊缝处的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管内部的毛刺；
6）、退火处理：将纯净化处理后的直缝焊管引入加热腔中，待直缝焊管的温度加热至810~820℃时，再将直缝焊管送入保温腔，保温20~30min，再送入冷却腔冷却，冷却速度为70~80℃/h。
2.如权利要求1所述的薄壁高强度车架管的制造方法，其特征在于：所述步骤1）中的原材料卷板采用抗拉强度在600~750Mpa之间，延伸率在20~30%之间，碳当量在0.4~0.55之间的3.5mm卷板。
3.如权利要求1所述的薄壁高强度车架管的制造方法，其特征在于：所述步骤1）中的纵剪操作方法为：卷板纵剪时在板头10米处找准卷板的中心线，以此为基准线调整刀架、收卷机的中心线，用压轮压住卷板的放料侧，保持中心线的稳定；刀架上下盘刀的间隙控制在0.1mm以内，盘刀的重叠深度大于4mm。
4.如权利要求1所述的薄壁高强度车架管的制造方法，其特征在于：所述步骤2）中，酸洗槽中盐酸的浓度为120~160g/L；冷水槽中的冲洗温度为10~30℃，冲洗压力为8~10kg/cm2；热水槽中的烫洗温度为90~100℃；带钢经过酸洗槽、冷水槽和热水槽的车速和烘干的车速均为30~40m/分钟，烘干温度为100~120℃。
5.如权利要求1所述的薄壁高强度车架管的制造方法，其特征在于：所述步骤4）中，W成型法和U型成型法的复合成型方法的具体操作为：带钢预弯后，用四架机架在带钢的边缘将带钢的截面压成W型；然后用六架机架将带钢整体压成U型，并保持带钢边缘的雀嘴型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |