[发明专利]一种封闭管件气液复合热成形的工艺方法

说明书

本发明提供了一种封闭管件气液复合热成形的工艺方法，包括以下步骤：将管件加热得到管坯，管坯内通入气体，对高强度段压制成型，低强度段在空气中冷却，管坯内注入液态水，对低强度段合模成型。本发明所述的工艺方法分别对高强度段及低强度段加工成型，便于控制和实施，高强度段及低强度段力学性能均匀，二者之间的过渡段采用压缩变形，消除了厚度上由于弯曲导致的轴向应力差，力学性能过渡自然，零件尺寸精度高，模具不需要加热，延长了模具的使用寿命，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于零件加工工艺领域，尤其是涉及一种封闭管件气液复合热成形的工艺方法。

背景技术

热成形件是材料在加热至奥氏体状态下成形，该条件下材料成形性好，回弹小；保压模内淬火过程中材料奥氏体组织向马氏体组织转变，从而达到较高的强度（1500MPa左右）。热成形件在汽车轻量化领域获得广泛应用，然而由于成形件中的组织为单一的马氏体组织，成形件延伸率较低，仅5~7%；不利于零部件的碰撞吸能，为解决这一问题，零部件特殊位置力学性能需要软化控制。

对于管状零部件的热成形技术，已经公开报道的高强钢管状件的成形方法主要有三种：1）两步法成形，管料充入气体或液体进行冷成型，零部件后续进行热处理；2）热气胀技术，以气体压力作为驱动力对高温管料进行胀形，并实现材料与模具贴模进行冷却淬火；3）热墩形技术（CN 111451351 A），高温管料内通入气体，在模具合模过程中进行墩形，模具保压过程中进行淬火。

以上方法生产的零部件性能是均一的，管件性能（抗拉强度）均匀达到1500MPa左右，无法实现管状零部件力学性能柔性控制。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种封闭管件气液复合热成形的工艺方法，以实现管状零件不同位置具有不同的力学性能，同时提高零件成形工艺中的尺寸精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种封闭管件气液复合热成形的工艺方法，包括以下步骤：

（1）将管件加热至完全奥氏体化状态，得到管坯，所述管坯包括高强度段及低强度段；

（2）将管坯两端密封并通入气体，对高强度段通过高强度段模具合模压制成型并保压，低强度段在空气中冷却，得到预制件；

（3）将预制件的管内泄压，冲入液态水，对低强度段通过低强度段模具合模成型。

进一步地，步骤（2）中通入管坯中的气体的气压为P1，且P1＜Rm*h_管/r_管，其中，Rm为管件材料的抗拉强度，h_管为管件的厚度，r_管为管件的内径；优选地，气体温度为室温至200℃。

进一步地，步骤（1）中加热方法为加热至Ac3温度以上并保温1-8min；优选为通过加热炉辐射加热、感应加热或导电加热。

进一步地，步骤（2）中保压压力为F，管坯内外压差为P，管坯的投影面积为S，P=F/S-P1，且P＞5MPa；优选地，保压时间为5-20s。

进一步地，步骤（2）中低强度段在空气中冷却时间大于30s。

进一步地，步骤（2）中空气冷却后预制件低强度段温度＜300℃，内压力为P2，且P2＜950MPa*h_预/r_预，其中h_预为预制件低强度段的厚度，r_预为预制件低强度段的内径。

进一步地，所述管件的制备方法为将热成型钢卷料分条卷管焊接形成。