超高強度鋼空心構件氣壓脹形方法
【專利摘要】本發明公開了超高強度鋼空心構件氣壓脹形方法，將管坯加熱到910℃?920℃，保溫適當時間，使管坯奧氏體化，然后合模，向管內通入壓力氣體并控制壓力加載路徑進行氣壓脹形，高強鋼成形后，通過與模具一體化設置的冷卻裝置向工件內部通入冷卻液體進行快速淬火，使奧氏體完全轉化成馬氏體，大幅度提高空心構件的強度。
【專利說明】
超高強度鋼空心構件氣壓脹形方法
技術領域
[0001]本發明屬于金屬塑性成形技術領域，特別涉及超高強度(常溫下500-600MPa)鋼空心構件的氣壓脹形方法。
【背景技術】
[0002]目前，空心構件在航空、航天工程領域占有較大的比例，對于提高航空、航天器的整體結構性能及有效減重具有重要的實際意義。
[0003]熱成形工藝得到的沖壓件廣泛用于汽車車門防撞梁以及前后保險杠等重要結構件。由于具有減輕質量和提高安全性的雙重優勢，因此該技術在美國、德國等工業發達國家發展迅速。
[0004]基于現有的板材熱成形技術，本發明提出了利用氣壓脹形的成形方法后快速淬火的方法制造超高強度鋼空心構件，從而滿足了航空航天級汽車領域空心結構件的熱成形制造需求。
【發明內容】
[0005]本發明基于傳統熱成形，將熱成形技術與傳統的氣壓脹形技術相結合，提出了一種超高強度鋼空心構件的氣壓脹形方法。
[0006]超高強度鋼空心構件氣壓脹形方法，將管坯加熱到910°C-920°C，保溫，使管坯奧氏體化，然后合模，向管內通入壓力氣體并控制壓力加載路徑進行氣壓脹形，高強鋼成形后，通過與模具一體化設置的冷卻裝置向工件內部通入冷卻液體進行快速淬火，使奧氏體完全轉化成馬氏體，大幅度提高空心構件的強度。
[0007]所述的氣壓脹形方法，依據不同的材料和構件尺寸，冷卻到馬氏體轉變溫度的冷卻速率為 50°C/s-100°C/s。
[0008]所述的氣壓脹形方法，冷卻裝置放置在隔熱板下面，等待高強鋼成形后，通過水栗將冷卻液體水從水箱中抽出，從左邊沖頭迅速流入冷卻水道，然后從右邊沖頭流出，達到使管坯迅速冷卻的效果。
[0009]所述的氣壓脹形方法，冷卻水道設置在管坯內部，與左、右沖頭的中心高一致。
[0010]所述的氣壓脹形方法，冷卻速率控制在80-90°C/s。
[0011]所述的氣壓脹形方法，保溫5min。
[0012]有益效果:
[0013]1.本發明可以有效解決超高強度鋼管材由于室溫強度太高，在室溫下難以成形的問題。
[0014]2.本發明將氣壓脹形與快速淬火相結合，既提高了成形極限，最終又獲得了馬氏體組織，顯著提高了材料強度；
[0015]3.本發明集成形及淬火工藝于一體，在保證管材成形良好的基礎上不需要新的淬火設備，降低了制造成本，具有重要的工程應用價值。
【附圖說明】
[0016]圖1為模具裝配示意圖。
[0017]圖2為本發明的工藝流程圖。
[0018]I隔熱板，2冷卻裝置，3沖頭，4加熱裝置，5氣壓裝置，6定位螺栓，7液壓缸；
【具體實施方式】
[0019]以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。
[0020]實施例1
[0021]①管坯材料采用40CrNiMo，欲成形零件為飛機用雙拐曲軸。首先對金屬管坯進行下料，欲成形管還的軸向尺寸為280_，外徑為48_，厚度為3_ ；
[0022]②將管坯放到模具型腔中加熱到910°C;
[0023]③保溫5分鐘，使管坯材料奧氏體化；
[0024]④準確定位后，控制液壓機上模下行，并與下模閉合，利用密封裝置將管材兩端密封，向管材型腔通入壓力氣體，并控制不同時間對應不同的壓力，精確控制氣體壓力的加載路徑；
[0025]⑤空心雙拐曲軸成形后，在模具型腔內對其進行熱處理，不需要將構件取出，利用模具帶有的冷卻裝置快速對構件進行冷卻淬火，冷卻速度控制在80°C/s左右；
[0026]⑥淬火完成后，得到超高強度空心雙拐曲軸。
[0027]實施例2
[0028]①管坯材料采用300M鋼，欲成形零件為六棱柱管。通過下料機對金屬管進行下料，欲成形管還的軸向尺寸為300_,外徑為50_，厚度為2_ ；
[0029]②將管坯放到模具型腔中加熱到920°C;
[0030]③保溫5分鐘，使管坯材料奧氏體化；
[0031]④準確定位后，控制液壓機上模下行，并與下模閉合，利用密封裝置將管材兩端密封，向管材型腔通入壓力氣體，并控制不同時間對應不同的壓力，精確控制氣體壓力的加載路徑；
[0032]⑤六棱柱管成形后，在模具型腔內對其進行熱處理，不需要將構件取出，利用模具帶有的冷卻裝置快速對構件進行冷卻淬火，冷卻速度控制在80°C/s左右；
[0033]⑥淬火完成后，得到超高強度空心六棱柱管。
[0034]實施例3
[0035]①管坯材料采用30CrMnSiNi2A鋼，欲成形零件為四通管。通過下料機對金屬管進行下料，欲成形管還的軸向尺寸為320mm，外徑為55mm，厚度為3mm;
[0036]②將管坯放到模具型腔中加熱到910°C;
[0037]③保溫5分鐘，使管坯材料完全奧氏體化；
[0038]④準確定位后，控制液壓機上模下行，并與下模閉合，利用密封裝置將管材兩端密封，向管材型腔通入壓力氣體，并控制不同時間對應不同的壓力，精確控制氣體壓力的加載路徑；
[0039]⑤四通管件成形后，在模具型腔內對其進行熱處理，不需要將構件取出，利用模具帶有的冷卻裝置快速對構件進行冷卻淬火，冷卻速度控制在90°C/s左右；
[0040]⑥淬火完成后，得到超高強度四通管件。
[0041]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.超高強度鋼空心構件氣壓脹形方法，其特征在于，將管坯加熱到910°C-92(TC，保溫，使管坯奧氏體化，然后合模，向管內通入壓力氣體并控制壓力加載路徑進行氣壓脹形，高強鋼成形后，通過與模具一體化設置的冷卻裝置向工件內部通入冷卻液體進行快速淬火，使奧氏體完全轉化成馬氏體，大幅度提高空心構件的強度。2.根據權利要求1所述的氣壓脹形方法，其特征在于，依據不同的材料和構件尺寸，冷卻到馬氏體轉變溫度的冷卻速率為50 0C /s-100 0C/s。3.根據權利要求1所述的氣壓脹形方法，其特征在于，冷卻裝置放置在隔熱板下面，等待高強鋼成形后，通過水栗將冷卻液體水從水箱中抽出，從左邊沖頭迅速流入冷卻水道，然后從右邊沖頭流出，達到使管坯迅速冷卻的效果。4.根據權利要求3所述的氣壓脹形方法，其特征在于，冷卻水道設置在管坯內部，與左、右沖頭的中心高一致。5.根據權利要求2所述的氣壓脹形方法，其特征在于，冷卻速率控制在80-900C/s。6.根據權利要求1所述的氣壓脹形方法，其特征在于，保溫5min。
【文檔編號】C21D9/00GK105921584SQ201610244774
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月19日
【發明人】郭訓忠, 陶杰, 郭群, 馬燕楠
【申請人】南京航空航天大學