CN112695182B - 一种车用扭力梁制造方法和车用扭力梁后桥总成 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车用扭力梁制造方法，包含以下工序：成型工序，将第一预设长度的圆型长管进行压力成型后形成扭力梁，第一预设长度的第一金相组织主要为铁素体及珠光体，淬火工序，对成型后的扭力梁的中间部进行淬火热处理；回火工序，对淬火后的扭力梁的中间部或整体进行回火，回火后扭力梁的端部呈第一金相组织，中间部呈第二金相组织，第二金相组织主要为马氏体；切割工序，对回火后的扭力梁的端部进行第四预设长度的切割，以形成切割面，第三预设长度大于第四预设长度。藉此本发明通过冲压多段预成型的技术手段加上局部热处理的技术手段解决了现有技术的扭力梁在焊接时，端部的力学性能变差的技术问题。本申请另提供一种车用扭力梁后桥总成。

Description

一种车用扭力梁制造方法和车用扭力梁后桥总成
技术领域
本发明涉及汽车零部件加工技术，尤其涉及一种车用扭力梁制造方法和车用扭力梁后桥总成。
背景技术
扭力梁是乘用车非独立悬挂的重要底盘零件，在乘用车后悬挂中占比50%以上，结合专利申请CN201822094355.8所公开的方案，扭力梁和纵臂梁、轮毂安装支架相配合形成了扭力梁后桥。传统扭力梁是由钢板冲压，中间加扭杆增强扭力梁的强度，这种结构重量高，侧倾刚度不易调整。现有技术对扭力梁热处理时,会影响扭力梁端部的金相组织性能，导致扭力梁在焊接时，端部的力学性能变差。
发明内容
基于技术背景存在的问题，本发明提出了一种车用扭力梁的制造方法，可以实现良好的焊接性能，提高扭力梁力学性能。
本发明提出一种车用扭力梁制造方法，其特征在于：包含以下工序：成型工序，将第一预设长度的圆型长管进行压力成型后形成扭力梁，所述第一预设长度的圆型长管整体呈第一金相组织，第一金相组织主要为铁素体及珠光体，所述扭力梁在其长度方向上形成第二预设长度的中间部和位于中间部两侧的第三预设长度的端部，所述第二预设长度大于第三预设长度；淬火工序，对成型后的扭力梁的中间部进行淬火热处理；回火工序，对淬火后的扭力梁的中间部或整体进行回火，回火后扭力梁的端部呈第一金相组织，中间部呈第二金相组织，所述第二金相组织主要为马氏体；切割工序，对回火后的扭力梁的端部进行第四预设长度的切割，以形成切割面，所述第三预设长度大于第四预设长度。
在一较佳实施例中，所述扭力梁与其长度方向正交的剖面在长度方向上呈第一闭剖面、第二闭剖面及第三闭剖面，所述第一闭剖面和第二闭剖面位于中间部，所述第三闭剖面位于端部，在扭力梁的长度方向上，所述第三闭剖面、第二闭剖面及第一闭剖面沿端部向中间部方向依次排列，从第三闭剖面、第二闭剖面至第一闭剖面的开口度渐变小。
在一较佳实施例中，所述第一闭剖面在扭力梁长度方向上的总和长度为500-900mm，第二闭剖面在扭力梁长度方向上的总和长度为200-300mm，所述第三闭剖面在扭力梁长度方向上的总和长度为30-300mm。
在一较佳实施例中，所述第二预设长度范围为800-1100mm，所述第三预设长度范围为15-150mm，所述第四预设长度范围为5-50mm。
在一较佳实施例中，所述淬火热处理为高频线圈感应加热处理：加热频率为11-12KHz,加热功率为80-200KW，感应加热速度为200-300mm/min，加热时间为5-7S，然后喷淋冷却至20-40°C。
在一较佳实施例中，所述喷淋冷却的淬火液折光度为2.8-3.2，淬火液温度为17-35°C。
在一较佳实施例中，所述回火温度为290-340°C，回火时间为1-1.5小时。
在一较佳实施例中，所述回火工序中，所述回火处理为在履带式连续回火炉中对扭力梁整体进行回火处理。
在一较佳实施例中，所述压力成型为冷冲压成型，所述成型工序之前还包括：制管工序，将圆型长管切割成所述第一预设长度圆型长管，并对切割后的圆型长管进行去毛刺处理；所述回火工序后还包括：抛丸工序，将扭力梁进行抛丸处理5-15分钟。
一种车用扭力梁后桥总成，其特征在于：包含前述任一项所述的车用扭力梁制造方法形成的扭力梁、以及焊接在所述端部的纵臂，所述端部在焊接后呈第三金相组织，第三金相组织主要为铁素体、珠光体及马氏体。
本发明的有益效果如下：
1、本发明将扭力梁分成中间部及端部，并在淬火工序中仅针对扭力梁的中间部进行热处理，从而避免端部在经过淬火退火后，又在焊接高温影响下导致端部金相组织混乱，降低端部的焊接性能和机械性能；
2、本发明采用根据扭力梁在工作时，基于扭力梁不同部位起到的作用，采用压力成型方式使得扭力梁的中间部及端部形成不同开口度的闭剖面，如此可以通过冲压将扭力梁残存应力降低或除去，从而使得扭力梁整体具有较好的机械性能。其中，扭力梁端部闭剖面的开口度较大，整体厚度较薄，使其具有较好的焊接性能和连接强度，而扭力梁中间部闭剖面的开口度较小，整体厚度较厚，使其具有较好的扭转刚度；
3、本发明的制造方法的各工序通过合适的工艺参数调整，使扭力梁有好的焊接性能和机械性能，整体变形小，过程控制稳定，产品质量一致。且本发明的淬火热处理过程时间短，效率高，具有比较高的生产性；
4、本发明采用的冷冲压效率高，成本低，容易实现自动化冲压。
附图说明
图1为本发明一种车用扭力梁处理方法的扭力梁的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
如图1所示，本发明一种车用扭力梁处理方法，包括有制管工序、成型工序、淬火工序、回火工序、抛丸工序、切割工序。在形成车用扭力梁之后，通过焊接工序进一步形成将其与纵臂焊接。以下将进步一说明。
制管工序，将圆型长管切割成第一预设长度圆型长管，并对切割后的圆型长管进行去毛刺处理，所述第一预设长度圆型长管整体呈第一金相组织，第一金相组织主要为铁素体及珠光体。在本发明中第一预设长度优选为1130mm。
成型工序，将所述圆型长管进行压力成型后形成扭力梁，本发明压力成型的方式可以采用冷冲压成型、热高压成型等压力成型方式。考虑到冷冲压比效率高，成本低，容易实现自动化冲压，故本发明优先采用冷冲压成型。成型后，扭力梁在长度方向上形成中间部及位于中间部两端的两个端部。本发明中间部第二预设长度范围为800-1100mm，其一端部的第三预设长度范围为15-150mm。 可以理解到的是，扭力梁的两个端部优选为对称的结构，也就是说扭力梁另一端部也为第三预设长度15-150mm。与所述扭力梁与其长度方向正交的剖面在长度方向上呈第一闭剖面A-A、第二闭剖面B-B及第三闭剖面C-C，所述第一闭剖面A-A和第二闭剖面B-B位于中间部，所述第三闭剖面C-C位于端部。在扭力梁的长度方向上，所述第三闭剖面C-C、第二闭剖面B-B及第一闭剖面A-A沿端部向中间部方向依次排列，从第三闭剖面、第二闭剖面至第一闭剖面的开口度渐变小。在本发明中第一闭剖面A-A在扭力梁长度方向上的总和长度为500-900mm，第二闭剖面B-B在扭力梁长度方向上的总和长度为200-300mm，所述第三闭剖面C-C在扭力梁长度方向上的总和长度为30-300mm。第一闭剖面A-A的开口度趋近于0，换句话说，该部分的钢管几乎是被压扁到紧紧的贴合在一起的。相对而言第三闭剖面C-C的开口度则近似为椭圆形，换句话说，该部分的钢管几乎是仅仅是被略微压缩，轻微形变。如此可以通过冲压将扭力梁残存应力降低或除去，从而使得扭力梁整体具有较好的机械性能。另外，扭力梁端部闭剖面的开口度较大，整体厚度较薄，使其具有较好的焊接性能和连接强度，而扭力梁中间部闭剖面的开口度较小，整体厚度较厚，使其具有较好的扭转刚度。
淬火工序，对成型后的扭力梁的中间部进行淬火热处理。所述淬火热处理为高频线圈感应加热处理：加热频率为11-12KHz,加热功率为80-200KW，感应加热速度为200-300mm/min，加热时间为5-7S，然后喷淋冷却至20-40°C。所述喷淋冷却的淬火液折光度为2.8-3.2，淬火液温度为17-35°C。本发明在淬火热处理中采用了专用的淬火夹具及高频线圈感应加热装置。其中高频线圈加热装置还配置有行程控制单元及驱动单元，淬火夹具将扭力梁的两端固定并进行热隔绝后，驱动单元在行程控制单元的控制下驱动高频线圈加热装置沿着扭力梁长度方向进行移动，并对扭力梁的中间部进行淬火热处理。如此避免了端部产生金相组织变化；高频线圈加热装置则精确控制以对扭力梁的中间部进行淬火热处理，保证了中间部的机械性能优良性及一致性。
回火工序，对淬火后的扭力梁的中间部或整体进行回火，回火后扭力梁端部整体呈第一金相组织，中间部呈第二金相组织，所述第二金相组织主要为马氏体。且马氏体组织均匀，可以保证产品具有良好的扭转刚度。本发明的回火处理是在履带式连续回火炉中对扭力梁整体进行回火处理，且回火温度为290-340°C，回火时间为1-1.5小时。
抛丸工序，将扭力梁进行抛丸处理5-15分钟，抛丸处理主要是通过在材料表面引入发生塑性变形的组织层(加工硬化层)来提升产品的疲劳性能。且弹丸直径优选为0.2～1.5mm，进行全梁覆盖。
切割工序，对回火后的的扭力梁的端部进行第四预设长度的切割，以形成切割面，所述第三预设长度大于第四预设长度。本发明中第四预设长度范围为5-50mm。切割是采用激光来对端部的端面进行切割，切割的位置和形状可以根据不同扭力梁的形状在激光机上实现。
焊接工序，将扭力梁与纵臂焊接成扭力梁后桥总成，端部在焊接后形成第三金相组织，第三金相组织主要为铁素体、珠光体及马氏体。第三金相组织具有较好的稳定性，能够提高焊接性能和机械性能。为了满足焊接匹配，在焊接前，还需要对扭力梁的死角区域按照不同的装配要求进行打磨，以确保匹配间隙在焊接公差之内。
综上，本发明的技术方案采用冲压多段预成型的技术手段加上局部热处理的技术手段解决了现有技术的扭力梁在焊接时，端部的力学性能变差的技术问题。使得扭力梁整体具有较好的机械性能，特别是扭力梁端部具有较好的焊接性能和连接强度，扭力梁中间部具有较好的扭转刚度。
下面通过提供几组不同工艺参数的实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1。
采用BR1500HS材料圆管用带锯床切割成1130mm长度圆管，去毛刺后，放到模具中进行冷冲压成型形成扭力梁。
扭力梁两端留出各40mm，对中间1050mm长度进行淬火。高频线圈感应加热处理：加热频率为11KHz,加热功率150KW，感应加热速度200mm/min，加热时间为5S，然后喷淋冷却至25°C。淬火液折光度为2.8，淬火液温度为20°C。
将淬火冷却后的扭力梁在295°C进行回火，回火时间为1小时。
将扭力梁进行抛丸处理10分钟。
将抛丸处理后的扭力梁进行激光切割。
将扭力梁与纵臂焊接成扭力梁后桥总成。
实施例2。
采用BR1500HS材料圆管用带锯床切割成1130mm长度圆管，去毛刺后，放到模具中进行冷冲压成型形成扭力梁。
扭力梁两端留出各40mm，对中间1050mm长度进行淬火。高频线圈感应加热处理：加热频率为12KHz,加热功率150KW，感应加热速度200mm/min，加热时间为5S，然后喷淋冷却至25°C。淬火液折光度为2.8，淬火液温度为20°C。
淬火冷却后的扭力梁在300°C进行回火，回火时间为1小时。
将扭力梁进行抛丸处理10分钟。
将抛丸处理后的扭力梁进行激光切割。
将扭力梁与纵臂焊接成扭力梁后桥总成。
实施例3。
采用BR1500HS材料圆管用带锯床切割成1130mm长度圆管，去毛刺后，放到模具中进行冷冲压成型形成扭力梁。
扭力梁两端留出各40mm，对中间1050mm长度进行淬火。高频线圈感应加热处理：加热频率为12KHz,加热功率160KW，感应加热速度200mm/min，加热时间为5S，然后喷淋冷却至25°C。淬火液折光度为2.8，淬火液温度为20°C。
淬火冷却后的扭力梁在300°C进行回火，回火时间为1小时。
将扭力梁进行抛丸处理10分钟。
将抛丸处理后的扭力梁进行激光切割。
将扭力梁与纵臂焊接成扭力梁后桥总成。
对实施例1-3扭力梁按照GB/T 228.1-2010测试标准进行测试，结果如下表：
测试项目 屈服强度 抗拉强度 硬度HV 寿命 变形量
实施例1 1258 1378 443 ≥30万 <1
实施例2 1246 1364 433 ≥30万 <1
实施例3 1255 1383 450 ≥30万 <1
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车用扭力梁制造方法，其特征在于：包含以下工序：
成型工序，将第一预设长度的圆型长管进行压力成型后形成扭力梁，所述第一预设长度的圆型长管整体呈第一金相组织，第一金相组织为铁素体及珠光体，所述扭力梁在其长度方向上形成第二预设长度的中间部和位于中间部两侧的第三预设长度的端部，所述第二预设长度大于第三预设长度；
淬火工序，对成型后的扭力梁的中间部进行淬火热处理；
回火工序，对淬火后的扭力梁的中间部或整体进行回火，回火后扭力梁的端部呈第一金相组织，中间部呈第二金相组织，所述第二金相组织为马氏体；
切割工序，对回火后的扭力梁的端部进行第四预设长度的切割，以形成切割面，所述第三预设长度大于第四预设长度；
所述扭力梁与其长度方向正交的剖面在长度方向上呈第一闭剖面、第二闭剖面及第三闭剖面，所述第一闭剖面和第二闭剖面位于中间部，所述第三闭剖面位于端部，在扭力梁的长度方向上，所述第三闭剖面、第二闭剖面及第一闭剖面沿端部向中间部方向依次排列，从第三闭剖面、第二闭剖面至第一闭剖面的开口度渐变小；
所述淬火热处理为高频线圈感应加热处理：加热频率为11-12KHz,加热功率为80-200KW，感应加热速度为200-300mm/min，加热时间为5-7S，然后喷淋冷却至20-40°C；
所述喷淋冷却的淬火液折光度为2.8-3.2，淬火液温度为17-35°C；
所述回火温度为290-340°C，回火时间为1-1.5小时。
2.根据权利要求1所述的车用扭力梁制造方法，其特征在于：所述第一闭剖面在扭力梁长度方向上的总和长度为500-900mm，第二闭剖面在扭力梁长度方向上的总和长度为200-300mm，所述第三闭剖面在扭力梁长度方向上的总和长度为30-300mm。
3.根据权利要求1所述的车用扭力梁制造方法，其特征在于：所述第二预设长度范围为800-1100mm，所述第三预设长度范围为15-150mm，所述第四预设长度范围为5-50mm。
4.根据权利要求1所述的车用扭力梁制造方法，其特征在于：所述回火工序中，所述回火处理为在履带式连续回火炉中对扭力梁整体进行回火处理。
5.根据权利要求1所述的车用扭力梁制造方法，其特征在于：所述压力成型为冷冲压成型，所述成型工序之前还包括：制管工序，将圆型长管切割成所述第一预设长度圆型长管，并对切割后的圆型长管进行去毛刺处理；所述回火工序后还包括：抛丸工序，将扭力梁进行抛丸处理5-15分钟。
6.一种车用扭力梁后桥总成，其特征在于：包含权利要求1至5任一项所述的车用扭力梁制造方法形成的扭力梁、以及焊接在所述端部的纵臂，所述端部在焊接后呈第三金相组织，第三金相组织为铁素体、珠光体及马氏体。
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