CN108422161A - 超高强度钢复杂形状小型客车后副车架扭力梁制造方法 - Google Patents

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Abstract

超高强度钢复杂形状小型客车后副车架扭力梁制造方法，包括：产品等效直径变化分析；管材选定；管材冷压变径处理；用型腔有利于再次内高压形成终压产品的预成形模具及管内液压加压制作预成形件；预成形件置入内高压成型模具，合模、坯料腔体注水加压、轴向油缸的缸体向内推料，内高压成型；成型件淬火、回火处理；产品的内、外表面抛丸洁净处理；对管件的应力集中区喷丸处理，使拉应力集中区表面形成压应力层。尺寸冲裁，得扭力梁。本发明的积极效果是：为用高强度钢材制造复杂形状的管材扭力梁提供了可行的技术方案。成型精度高、成型后无反弹，无应力集中区，强度高，疲劳强度大于100万次，抗拉强度超过1300 MPa，工艺过程少、易操作，制造成本低。

Description

超高强度钢复杂形状小型客车后副车架扭力梁制造方法
技术领域
本发明属于汽车制造领域。具体涉及一种轿车后副车架扭力梁管梁制造方法。
背景技术
用管材制造轿车后副车架扭力梁，由于用管状坯料冷冲压成型内部无支撑，所以成型精度很差，经常要根据管件的实际成型形状更改其他部件以适应管材制造的扭力梁的搭接和焊接，这样有悖设计初衷，且成型结果极其不稳定管件单体之间差异大，另外冷成型后在成型部分由于管材经过横向拉伸会产生非常大的应力集中，导致应力集中区域的刚度下降，疲劳强度下降，最大的缺点是冷成型管件无法实现管材部分区域直径的变化，也就无法实现复杂的直径变化的管的成型。
传统的内高压成型工艺虽然能实现相对复杂的管材成型，但也仅仅局限低于高强度钢强度以下的材料，且高强度钢材由于强度过高材料的延展性较差，内高压成型后会出现反弹，且局部区域引文拉伸出现较大的拉应力集中，这会导致模具的反复整改，且生产出的产品疲劳强度下降。对于型面要求复杂的产品且抗拉强度超过1300 MPa，产品型面高精度，疲劳强度大于100万次这种超高要求的产品是无法实现的。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高强度钢复杂形状小型客车后副车架扭力梁制造方法，用于以高强管材为坯料的扭力梁生产，克服现有的用高强钢管制造扭力梁存在的上述不足。
本发明扭力梁的制造方法包括：工艺分析、材料选定、变径处理、预压处理、内高压成型、热处理、抛丸处理、喷丸处理、后续处理，
其中的工艺分析包括：产品等效直径变化，管材规格选定，成型性分析，变薄率分析。
产品等效直径变化分析：产品中间部分为最大等效直径，向两端延伸等效直径先变小，变小直径部分满足长度后，在后续的内高压成型工艺中等效直径再次变大，中间最大等效直径与最小等效直径的尺寸比例关系，两端变大后的等效直径相对最小等效直径比例关系；
材料选定：根据管径变化选定相应的管材，包括原材料外径长度壁厚材质由于要实现最终产品抗拉强度大于1300 MPa ，选用热成型材料；
所述的变径处理是：针对工艺分析中传统等直径管材不能一次成型，需要采用小于所用管材圆柱型腔的模具冷压缩径的变径处理。
变径过程通过对变径设备左右伺服油缸的控制将左右变径模具向管材中间推进，管材中间不变径部分有模具压死不动。当达到预定的距离后设备停止，得到相对中部有两段变细的变径管。
所述的预成形是：用型腔有利于再次内高压形成终压产品的预成形模具，管内液压加压，制作预成形件；
内高压成型：将预成型件置入最终成型模具中在内高压成型压机上成型，作业过程为上下模具闭合、坯料腔体注水加压、坯料两端的轴向油缸的缸体根据编制的工艺进行向内部推料，直至工艺执行完成。
所述的热处理是：将制成的产品进行淬火、回火处理，热处理后的产品件抗拉强度应达到1300MPa以上；
所述的抛丸处理是：用抛丸机对产品的内、外表面进行除氧化皮的洁净处理；
所述的.喷丸处理是：使用喷丸设备对管件的应力集中区进行内外表面喷丸处理，在管件的拉应力集中区表面形成一个压应力层，用于抵消产品的拉应力；
所述的后序处理是：切割或者冲裁得到客户需要的产品边线。
本发明的积极效果是：为用高强度钢材制造复杂的直径变化的管材扭力梁提供了可行的技术方案，成型精度高、成型后无反弹，无应力集中区，强度高，疲劳强度大于100万次，抗拉强度超过1300 MPa，工艺过程少、易操作，制造成本低。
附图说明
图1为本发明扭力梁制造方法流程图。
图2为工艺分析产品等效直径曲线坐标图。
图3为变径处理工艺示意图。
图4 为喷丸处理位置示意图。
具体实施方式
参阅图2，工艺分析：产品等效直径变化：产品中间部分最大等效直径与最小等效直径相差超过25%，后续的内高压成型的等效直径相对最小等效直径差值超过15%。
选料：选材质标号为 BR1500HS热成型材料钢管，外径129mm壁厚2.0mm长度1450mm管材坯料。
变径处理：作图3所示的变径处理，其中，1为中部不变径部分的上压料模、2为中部不变径部分的下压料模、3为管坯、4右为变径模具、5左为变径模具，左右变径长度600mm 油压压力25MPa变径后中间直径129保持不变两端直径96mm过渡距离为300mm；
预成型：用型腔有利于再次内高压形成终压产品的预成形模具、用吨位400T的液压机，内压制作预成形件；
内高压成型：将预成型件置于终压成型产品模具中，在内高压成型机上，施内压210MPa，左右油缸进给补料长度33mm；
热处理：淬火：成型件升温至850℃以上，保温30分钟，室温水介质淬火；回火：淬火件炉内加温至200-220℃随炉子冷却回火；
抛丸处理：铸钢弹丸，抛丸时间60S-90S 具体时间根据工件表面洁净度可适当延长，外表面覆盖率100%；
喷丸处理：对图4中的涂黑部位进行喷丸处理，喷丸参数为，弹丸：钢丝弹丸喷丸时间为45S-90S，喷丸压力0.1MPa-0.2MPa，喷丸覆盖率100% 根据不同管材和阿尔门试验结果获得的数据设定；
后续处理：按设计尺寸切割或者冲裁喷丸处理后的扭力梁。最终产品抗拉强度大于1300MPa 疲劳试验达到100万次以上的产品。

Claims (1)

1.超高强度钢复杂形状小型客车后副车架扭力梁制造方法， 其特征是：包括工艺分析、材料选定、变径处理、预压处理、内高压成型、热处理、抛丸处理、喷丸处理、后续处理；
其中的工艺分析包括：产品等效直径变化，管材规格选定，成型性分析，变薄率分析；
产品等效直径变化分析：产品中间部分为最大等效直径，向两端延伸等效直径先变小，变小直径部分满足长度后，往两端延伸等效直径再次变大，中间最大等效直径与最小等效直径的尺寸比例关系，两端变大后的等效直径相对最小等效直径比例关系；
材料选定：根据管径变化选定相应的管材，包括原材料外径 长度 壁厚 材质 由于要实现最终产品抗拉强度大于1300 MPa ，选用热成型材料；
所述的变径处理是：针对工艺分析中传统等直径管材不能一次成型，需要采用小于所用管材圆柱型腔的模具冷压缩径的变径处理，变径过程通过对变径设备左右伺服油缸的控制将左右变径模具向管材中间推进，管材中间不变径部分有模具压死不动，当达到预定的距离后设备停止，得到相对中部有两段变细的变径管；
所述的预成形是：用型腔有利于再次内高压形成终压产品的预成形模具，管内液压加压，制作预成形件；
内高压成型：将预成型件置入最终成型模具中在内高压成型压机上成型，作业过程为上下模具闭合、坯料腔体注水加压、坯料两端的轴向油缸的缸体根据编制的工艺进行向内部推料，直至工艺执行完成；
所述的热处理是：将制成的产品进行淬火、回火处理，热处理后的产品件抗拉强度应达到1300MPa以上；
所述的抛丸处理是：用抛丸机对产品的内、外表面进行除氧化皮的洁净处理；
所述的.喷丸处理是：使用喷丸设备对管件的应力集中区进行内外表面喷丸处理，在管件的拉应力集中区表面形成一个压应力层，用于抵消产品的拉应力；
所述的后序处理是：按设计尺寸切割或者冲裁喷丸处理后的扭力梁，得超高强度刚复杂形状小型客车后副车架扭力梁。
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Denomination of invention: Manufacturing method of torsion beam for complex shaped rear subframe of small passenger cars made of ultra-high strength steel

Effective date of registration: 20230925

Granted publication date: 20200710

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Registration number: Y2023220000097