[发明专利]一种用于高强钢管材气体胀形的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高强钢管材气体胀形的装置和方法。

背景技术

普通管材胀形件比强度较高，采用管材胀形件制作汽车零部件可大幅降低汽车车身重量，在汽车制造领域具有广泛的应用。但汽车业对汽车车身重量和安全碰撞性要求日益提高，即，要求减轻汽车车身，同时提高汽车安全碰撞性。因此，要求采用抗拉强度更高的管材制作汽车零部件。现有管材成形主要采用管材高液压胀形，即，在管内注入高压液体，以高压液体为介质对管材内壁施加压力，使管材发生变形，获得变管径、变曲率半径的管材胀形件。但高压液体胀形仅适用于管材冷成形及中、低强度管材，如镁合金管材、铝合金铝材和中低强度钢等，高强度管材胀形需对管内液体施加超高压强，会大幅提高对液体增压器的要求，且设备昂贵。若管材为超高强钢(抗拉强度700MPa以上)，由于超高强钢的高屈服强度、低塑性、高变形抗力，此外，对液体增压器的要求极高，采用高压液体胀形技术无法对该类管材进行高液压胀形。

鉴于此，本发明人对上述问题进行深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产效率高、成本低、能够大幅提高管材成形、能够获得超高强度和超高比强度管材胀形件的装置。

本发明的另一目的在于提供一种用于高强钢管材气体胀形的方法，该方法具有生产效率高、成本低、能够获得超高强度和超高比强度管材胀形件的优点。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种用于高强钢管材气体胀形的装置，包括用以向管材内通入电流以对管材进行电阻加热的电源、用以夹持管材的电极夹具、用以约束管材胀形的模具、用以提供管材胀形的合模力的压力机、用以提供管材胀形所需的高压气体的高压气源以及用以将高压气体密封在管材内的密封装置，电极夹具与电源和管材均电连接，高压气源的输出端与管材的内腔连通。

作为本发明的一种优选方式，所述电源为超大功率直流电源，所述电极夹具包括第一电极夹具和第二电极夹具，第一电极夹具与所述电源的正极连接，第二电极夹具与所述电源的负极连接。

作为本发明的一种优选方式，所述模具包括上模和下模，管材夹设在上模和下模之间，上模与下模之间对应管材形成胀形腔室。

作为本发明的一种优选方式，所述压力机包括机架、上压板、下压板以及用以驱动上压板上下移动的驱动装置，所述上模连接在上压板上，所述下模连接在下压板上。

作为本发明的一种优选方式，还包括气体增压器，气体增压器的输出端与所述高压气源连接。

作为本发明的一种优选方式，所述密封装置包括用以封堵所述管材的一端的第一密封装置和用以封堵管材的另一端的第二密封装置。

作为本发明的一种优选方式，还包括冷却系统，在所述模具中设有冷却腔室，该冷却腔室与冷却系统连通。

作为本发明的一种优选方式，所述管材为硼钢管材，还包括控制系统，所述压力机、所述电源、所述高压气源、所述气体增压器以及所述冷却系统电连接至控制系统。

本发明还提出一种用于高强钢管材气体胀形的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、硼钢管材的准备；

B、将管材置于压力机的模具中，用电极夹具夹紧管材需要加热的两端；

C、采用密封装置将管材的两端密封，同时通过管材的一端的密封装置向管材内通入高压气体；

D、通过电源和电极夹具向管材输送电流，对管材进行加热，将管材加热到奥氏体化温度；

F、模具在压力机的作用下合模并压紧管材；

G、向管材中通入高压气体，并对管材逐渐加压，实现管材热胀形；

H、管材胀形后，对管材进行冷却处理。

作为本发明的一种优选方式，步骤D中加热温度为900℃，步骤G中气体压强为20-50MPa，还包括步骤I，步骤I是将步骤H处理后的管材进行喷砂处理。

本发明的装置，通过电阻加热技术快速加热管材(优选硼钢管材)，降低硼钢管材屈服强度并提高其塑性，可大幅提高硼钢管材成形性、降低变形抗力、降低气体增压器的要求和费用，获得超高强度和超高比强度的管材胀形件。采用该技术制作汽车零部件可显著提高汽车碰撞安全性并降低汽车车身重量。