車身鋁合金管件固溶-彎曲-時效成形裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬熱處理加工成形方法，具體涉及一種車身鋁合金管件固溶-彎曲-時效成形裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代汽車向著輕量化、智能化、高性能化發(fā)展，也對材料提出了新的要求，而汽車鋁合金化是汽車輕量化的重要途徑，汽車輕量化后可以有效地節(jié)約能源和減少環(huán)境污染。鋁合金及其加工材料具有一系列優(yōu)良特性，諸如密度小、比強度和比剛度高、彈性好、抗沖擊性能好、耐腐蝕、耐磨、高導(dǎo)熱、良好的加工成型性以及高的回收再生性等。
[0003]管材的彎曲加工，在金屬機構(gòu)、工程機械、動力機械以及汽車工業(yè)、石油化工、航空航天等工業(yè)部門，占有十分重要的地位。隨著輕量化、高性能以及低成本的發(fā)展趨勢，對彎管件的要求也越來越高，需要徑厚比(直徑D和壁厚t的比值)更大，彎曲半徑(管件彎曲中性層的半徑RO與管材直徑D的比值)更小和成形精度更高。采用超薄小曲率半徑管件，不僅可以減重，實現(xiàn)輕量化，還可使管道系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約成本。然而采用常規(guī)的彎管成形工藝對管材彎曲加工時，由于幾何變形的特殊性和復(fù)雜性，容易發(fā)生外側(cè)變薄、內(nèi)側(cè)起皺、橫截面畸變以及回彈等缺陷，影響彎管質(zhì)量。
[0004]加熱彎管是一種加熱、彎曲及冷卻連續(xù)進行的彎管過程，是防治管材截面形狀畸變與壁厚不均勻的一種新的工藝方法。加熱彎管成形時依靠感應(yīng)電流，將管坯局部加熱到所需溫度，隨即對加熱部分進行彎曲，并在彎曲后緊接著進行淬火處理，從而獲得所需的彎管件。與傳統(tǒng)的加熱設(shè)備相比，感應(yīng)加熱具有許多優(yōu)點:采用非接觸式的加熱方式，且加熱溫度高，安全高效。加熱速度快，溫度容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。對加熱工件的條件限制少，容易實現(xiàn)自動化控制。
[0005]目前加熱彎管的方法一般是將管材感應(yīng)加熱彎曲后，對管材噴水冷卻進行淬火處理從而獲得所需的彎管件。然而，采用噴水冷卻時往往會因為噴水壓力不夠高、噴水時間不夠長或噴水孔布置不當、噴射角度不一致以及噴射孔堵塞等原因，造成因冷卻不足而產(chǎn)生軟點；同時，由于冷卻速度太快，管材內(nèi)部易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致淬火變形或裂紋出現(xiàn)，影響管材成形質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種車身鋁合金管件固溶-彎曲-時效成形裝置及方法。
[0007 ]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種車身鋁合金管件固溶-彎曲-時效成形裝置，該裝置包括加熱機構(gòu)和彎曲機構(gòu);其中，
[0009]所述加熱機構(gòu)包括感應(yīng)線圈和高頻電源，所述感應(yīng)線圈套設(shè)在管件彎曲部的外周，所述感應(yīng)線圈與高頻電源連接，所述高頻電源用于將管件彎曲部加熱至固溶溫度；
[0010]所述彎曲機構(gòu)包括彎曲模、靜夾塊、防皺塊、動夾塊、支撐芯模和彎曲輔推機構(gòu)，所述管件的彎曲部放置在彎曲模上，所述管件的一端由靜夾塊和防皺塊夾在彎曲模上，所述彎曲輔推機構(gòu)設(shè)置在管件的一端端面處，用于推動管件向另一端移動，所述管件的另一端由動夾塊夾緊，所述支撐芯模設(shè)置在管件內(nèi)用于支撐管件的彎曲部，所述彎曲模、靜夾塊、防皺塊和動夾塊內(nèi)均開設(shè)有用于通冷卻水的蛇形通道。
[0011 ]按上述技術(shù)方案，所述支撐芯模為芯棒，所述芯棒包括芯軸以及與所述芯軸鉸接連接的芯球，所述芯軸與芯球的外徑相等。
[0012]按上述技術(shù)方案，所述芯球的數(shù)量為I?3個，相鄰芯球之間通過鉸鏈串聯(lián)連接。
[0013]按上述技術(shù)方案，所述支撐芯模為填充滿管件內(nèi)腔的、不同數(shù)量不同尺寸的鋼球，所述管件的兩端均設(shè)置有封口。
[0014]按上述技術(shù)方案，所述鋼球的直徑< 4mm。
[0015]按上述技術(shù)方案，所述彎曲模為鑲塊式結(jié)構(gòu)，其包括固定件以及鑲嵌在所述固定件上用于支撐管件彎曲部的彎曲件，所述彎曲件上設(shè)有用于通冷卻水的蛇形通道。
[0016]按上述技術(shù)方案，所述靜夾塊、防皺塊和動夾塊均為分體式結(jié)構(gòu)，其均包括兩個緊密貼合在一起的內(nèi)弧形管柱和外弧形管柱，所述內(nèi)、外弧形管柱相接觸的面上開設(shè)有相對應(yīng)的半圓形蛇形通道，兩個半圓形蛇形通道合成一個完整的蛇形通道。
[0017]相應(yīng)的，本發(fā)明提供一種車身鋁合金管件固溶-彎曲-時效成形方法，包括如下步驟:
[0018]S1、將管件的彎曲部放置在彎曲模上，管件的一端通過靜夾塊和防皺塊夾緊，另一端通過動夾塊夾緊，支撐芯模放置在管件的彎曲部內(nèi)，在管件彎曲部的外周套設(shè)感應(yīng)線圈；
[0019]S2、調(diào)整高頻電源的高頻功率，利用高頻電源通過感應(yīng)線圈將管件的彎曲部加熱至固溶溫度；
[0020]S3、通過動夾塊向管件的另一端軸向加壓，同時，彎曲輔推機構(gòu)推動管件向另一端移動，使管件加熱固溶后的彎曲部繞著彎曲模進行彎曲成形，在成形過程中彎曲模保持靜止；
[0021 ] S4、管件彎曲部彎曲成形后，向靜夾塊、動夾塊、防皺塊和彎曲模內(nèi)蛇形通道通冷卻水，以實現(xiàn)對管件的淬火處理；
[0022]S5、對淬火后的管件進行時效處理。
[0023]按上述技術(shù)方案，所述管件的徑厚比大于50。
[0024]按上述技術(shù)方案，所述管件彎曲部的彎曲半徑小于管件外徑的1.5倍。
[0025]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明先通過高頻電源和感應(yīng)線圈對管內(nèi)置有支撐芯模的管件進行感應(yīng)加熱，一方面可以將管件加熱至固溶溫度便于彎曲成型，另一方面可以使支撐芯模起到良好的蓄熱作用，可以有效減緩管件的降溫速度，提高成形質(zhì)量;再通過彎曲機構(gòu)對加熱固溶后的管材進行同步數(shù)控彎曲，可提高鋁合金管件彎曲形狀的復(fù)雜性、減少管材外側(cè)壁厚的減薄量以及有效緩解彎曲時管材內(nèi)層的失穩(wěn)起皺缺陷;然后通過在模具內(nèi)對管材進行淬火、人工時效處理，可顯著提高鋁合金管材的強度、硬度以及成形精度，有效解決管材彎曲淬火后的回彈問題，實現(xiàn)對車身鋁合金管件固溶-彎曲-時效成形一體化處理，可縮短成形工序，提高成形效率，降低成本。
【附圖說明】
[0026]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，其中靜夾塊、防皺塊以及動夾塊模具結(jié)構(gòu)類似，下文中以夾塊模具代稱，附圖中:
[0027]圖1是本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明第一實施例中在管件內(nèi)放入芯棒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明第一實施例中對放入芯棒的管件進行感應(yīng)加熱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4a是本發(fā)明第一實施例中靜夾塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4b是圖4a中外弧形管柱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4c是圖4a中內(nèi)弧形管柱的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0033]圖5a是本發(fā)明第一實施例中彎曲模的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5b是本發(fā)明第一實施例中彎曲模的彎曲件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6是本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖7是本發(fā)明第二實施例中在管件內(nèi)填充鋼球的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖8是本發(fā)明第二實施例中對填充鋼球后的管件進行感應(yīng)加熱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖中:1-靜夾塊、101-外弧形管柱、102-內(nèi)弧形管柱、2-芯棒、201-芯軸、202-芯球、203-鉸鏈、3-管件、4-動夾塊、5-彎曲模、501-固定件、502-彎曲件、6-防皺塊、7-蛇形通道、8-封口、9-鋼球、I O-鋼絲繩、11 -感應(yīng)線圈。
【具體實施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]—種車身鋁合金管件固溶-彎曲-時效成形裝置，該裝置包括加熱機構(gòu)和彎曲機構(gòu);其中，
[0041 ]如圖3、圖8所示，加熱機構(gòu)包括感應(yīng)線圈11和高頻電源，感應(yīng)線圈11套設(shè)在管件彎曲部的外周，感應(yīng)線圈11與高頻電源連接，高頻電源用于將管件3彎曲部加熱至固溶溫度；
[0042]如圖1、圖6所不，彎曲機構(gòu)包括彎曲模5、靜夾塊1、防皺塊6、動夾塊4、支撐芯模和彎曲輔推機構(gòu)(圖中未標示)，管件的彎曲部放置在彎曲模5上，管件的一端由靜夾塊I和防皺塊6夾在彎曲模5上，彎曲輔推機構(gòu)設(shè)置在管件的一端端面處，用于推動管件向另一端移動，管件的另一端由動夾塊4夾緊，柔性芯模設(shè)置在管件內(nèi)用于支撐管件的彎曲部，彎曲模、靜夾塊、防皺塊和動夾塊內(nèi)均開設(shè)有用于通冷卻水的蛇形通道7。
[0043]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖1-圖3所示，支撐芯模為芯棒2，芯棒2包括芯軸201以及與芯軸201鉸接連接的芯球202，芯軸201與芯球202的外徑相等。
[0044]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖1-圖3所示，芯球202的數(shù)量為1-3個，具體為3個，相鄰芯球202之間通過鉸鏈203串聯(lián)連接。
[0045]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖6-圖8所示，支撐芯模為填充滿管件內(nèi)腔的、不同數(shù)量不同尺寸的鋼球9，管件的兩端均設(shè)