管件气胀热成形分段强化生产设备制造技术

本发明专利技术涉及一种管件气胀热成形分段强化生产设备，包括压力机，其特征是：所述压力机中安装热成形分段强化模具，热成形分段强化模具包括上模座和下模座，在上模座下表面安装上模硬区成形镶块和上模软区成形镶块，在下模座上表面安装下模硬区成形镶块和下模软区成形镶块；在所述工件两端设置封头，封头中心分别设置高压气体通路，高压气体通路前端与工件内部连通，高压气体通路后端连接轴向高压气体系统，轴向高压气体系统包括高压气体发生器和高压气体增压机，高压气体发生器的出口端与高压气体增压机连接，高压气体增压机与封头连接，封头与出气管路连接。本发明专利技术可以生产根据产品设计需要分区与定制的、截面形状和周长变化的零件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管件气胀热成形分段强化生产设备，属于热处理塑性成形

技术介绍
汽车硼钢钢管作为一种新兴超高强度热成形钢管，为分段强化技术提供了可能——同一个零件，可以根据汽车设计的需要，在该零件的不同区域采用不同的热处理工艺，从而获得不同强度和塑性。热成形硼钢材料的软区技术的生产工艺分为4个阶段：1)加热：将硼钢钢管加热至热处理所需要的温度；2)传输：将硼钢钢管传送至待冲压的模具中；3)成形：在高温下由模具冲压成形；4)淬火冷却：在不同区域控制不同的冷却速度，可以发生：a)硬区快速冷却(＞25°/秒)。从奥氏体微观组织向马氏体微观组织的转变，得到强度和硬度极高、塑性较低的零件。其强度可以达到1500～2000MPa，塑性大于5％；b)软区慢速冷却(＜25°/秒)。通过控制不同的冷却速度，在奥氏体组织转化的过程中，可以缓慢冷却，向铁素体和珠光体微观组织的转变，得到强度和硬度较高、塑性良好的零件；也可以较快冷却，向贝氏体微观组织的转变，得到强度和硬度很高、塑性适中的零件。可获得不同强度及塑性的硼钢材料典型分为：表1序号材料规格屈服强度(Mpa)抗拉强度(Mpa)延伸率(A50)硬度(HV2)1HS400400+/-50600+/-5015％170～2202HS550550+/-50750+/-507％220～2553HS700700+/-50900+/-506％270～3004HS11501150+/-501500+/-505％400～520该类硼钢最常见一种可达到1500MPa强度(HS1150)的化学成分为：表2 CSiMnPSCrBmin0.200.201.00--0.150.0015max0.250.351.300.0250.0150.250.0050另一方面，管件内高压成形工艺，利用高压流体产生的压力，充塞在管件A内部充当凸模，外部随产品形状的模具钢B充当凹模，经历投料、模具闭合、管件内预充流体、加压、同时轴向液压缸轴向推料成形和开模取料几个阶段完成管件成形。其中，根据产品及成形性的需要，过程先后会有交叉。管件内高压成形工艺，通常其前道要配合有弯管和/或预成型工艺，在内高压成形工艺之前，得到与最终工件形状尺寸基本相似的零件，同时避免高压成形模具闭合过程中产生夹料，避免成形过程中出现开裂和起皱等缺陷。如果以上问题可以避免，可以省去弯管和/或预成型工艺，直接进行内高压。为简略计，弯管和/或预成型工艺本专利技术不再详细讨论。目前常见管件成形工艺为常温下内高压成形。受限于制管工艺及材料自身机械性能的限制，所应用的管件强度有限，抗拉强度很难超过1000MPa。目前常见硼钢钢管热成形多为普通热冲压工艺，成形过程内部无高压媒介，只能适应等截面周长的产品，产品形状十分受限。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种管件气胀热成形分段强化生产设备，可以生产出材料机械强度在500～1500MPa范围内，根据产品设计需要分区与定制的、截面形状和周长变化的零件。按照本专利技术提供的技术方案，所述管件气胀热成形分段强化生产设备，包括压力机，其特征是：所述压力机中安装热成形分段强化模具，热成形分段强化模具包括上模座和下模座，在上模座下表面安装上模硬区成形镶块和上模软区成形镶块，在下模座上表面安装下模硬区成形镶块和下模软区成形镶块，上模硬区成形镶块、下模硬区成形镶块、下模软区成形镶块、下模软区成形镶块的成形面分别对应于硼钢钢管工件上的硬区和软区；在所述工件的两端分别设置封头，封头的前端与工件的管端接触，封头的后端与轴向液压系统连接，封头的前端直径小于后端直径，在工件两端的封头中心分别设置高压气体通路，高压气体通路的前端与工件的内部连通，高压气体通路的后端连接轴向高压气体系统；在所述封头内部沿封头的外轮廓布置封头通路，封头通路内部排布冷却水管路或模具电加热元件；所述轴向高压气体系统包括高压气体发生器、高压气体增压机、高压气体压力调节阀和高压气体卸压阀，高压气体发生器的进口端与气源连接，高压气体发生器的出口端通过气体管路与高压气体增压机连接，高压气体增压机通过进气管路与封头连接，封头与出气管路连接，在出气管路上设置高压气体卸压阀，在进气管路上设置高压气体压力调节阀。进一步的，在所述上模硬区成形镶块的下部和下模硬区成形镶块的上部分别设置冷却水路。进一步的，在所述上模软区成形镶块和下模软区成形镶块上接近工件的一侧区域设置用于加热的软区加热通路，软区加热通路内部放置模具加热元件，电加热元件与模具电加热系统连接。进一步的，所述管件气胀热成形分段强化生产设备还包括加热设备、上料传送装置和下料传送及收集装置。进一步的，所述上料传送装置采用机器人和/或传送带。进一步的，所述下料传送及收集装置包括上料传送部分和收集部分，上料传送部分采用机器人或/和传送带，收集部分采用机器人或/和传送带。进一步的，所述轴向液压系统包括液压缸或气缸。进一步的，所述压力机采用框架式液压压机或机械伺服压机。进一步的，所述模具电加热系统包括PLC控制单元、操作屏、电缆、电器转接盒和电气柜，由电缆将操作屏、控制单元、电器转接盒和电气柜连接起来，电气柜通过电器转接盒向模具内的加热元件输出功率，加热上模软区成形镶块和下模软区成形镶块，并通过PLC控制单元控制每组加热元件的加热效率。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术可以得到强度最高达1500MPa(延伸率5％左右)的高强度钢管；(2)本专利技术可以得到延伸率最高达15％(强度600MPa左右)的高强度钢管；(3)本专利技术可以根据产品设计的需要，在任意位置，在抗拉强度500～1500MPa，相应延伸率15～5％的范围内任意实现工件的机械性能。(4)本专利技术充分利用气体内高压吹胀成形，可以得到横向截面周长变化的产品。现有技术中，有利用硼钢管件进行热成形的工艺，得到的大多是断面周长不变的产品，限制了产品设计的自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管件气胀热成形分段强化生产设备，包括压力机（10），其特征是：所述压力机（10）中安装热成形分段强化模具，热成形分段强化模具包括上模座（11）和下模座（12），在上模座（11）下表面安装上模硬区成形镶块（1）和上模软区成形镶块（3‑1），在下模座（12）上表面安装下模硬区成形镶块（2）和下模软区成形镶块（3‑2），上模硬区成形镶块（1）、下模硬区成形镶块（2）、下模软区成形镶块（3‑1）、下模软区成形镶块（3‑2）的成形面分别对应于硼钢钢管工件（4）上的硬区和软区；在所述工件（4）的两端分别设置封头（6），封头（6）的前端与工件（4）的管端接触，封头（6）的后端与轴向液压系统（13）连接，封头（6）的前端直径小于后端直径，在工件（4）两端的封头（6）中心分别设置高压气体通路（5），高压气体通路（5）的前端与工件（4）的内部连通，高压气体通路（5）的后端连接轴向高压气体系统（14）；在所述封头（6）内部沿封头（6）的外轮廓布置封头通路（9），封头通路（9）内部排布冷却水管路或模具电加热元件；所述轴向高压气体系统（14）包括高压气体发生器、高压气体增压机、高压气体压力调节阀和高压气体卸压阀，高压气体发生器的进口端与气源连接，高压气体发生器的出口端通过气体管路与高压气体增压机连接，高压气体增压机通过进气管路与封头（6）连接，封头（6）与出气管路连接，在出气管路上设置高压气体卸压阀，在进气管路上设置高压气体压力调节阀。...

【技术特征摘要】
1.一种管件气胀热成形分段强化生产设备，包括压力机（10），其特征是：所述压力机（10）中安装热成形分段强化模具，热成形分段强化模具包括上模座（11）和下模座（12），在上模座（11）下表面安装上模硬区成形镶块（1）和上模软区成形镶块（3-1），在下模座（12）上表面安装下模硬区成形镶块（2）和下模软区成形镶块（3-2），上模硬区成形镶块（1）、下模硬区成形镶块（2）、下模软区成形镶块（3-1）、下模软区成形镶块（3-2）的成形面分别对应于硼钢钢管工件（4）上的硬区和软区；在所述工件（4）的两端分别设置封头（6），封头（6）的前端与工件（4）的管端接触，封头（6）的后端与轴向液压系统（13）连接，封头（6）的前端直径小于后端直径，在工件（4）两端的封头（6）中心分别设置高压气体通路（5），高压气体通路（5）的前端与工件（4）的内部连通，高压气体通路（5）的后端连接轴向高压气体系统（14）；在所述封头（6）内部沿封头（6）的外轮廓布置封头通路（9），封头通路（9）内部排布冷却水管路或模具电加热元件；所述轴向高压气体系统（14）包括高压气体发生器、高压气体增压机、高压气体压力调节阀和高压气体卸压阀，高压气体发生器的进口端与气源连接，高压气体发生器的出口端通过气体管路与高压气体增压机连接，高压气体增压机通过进气管路与封头（6）连接，封头（6）与出气管路连接，在出气管路上设置高压气体卸压阀，在进气管路上设置高压气体压力调节阀。
2.如权利要求1所述的管件气胀热成形分段强化生产设备，其特征是：在所述上模硬区成形镶块（1）的下部和下模硬区成形镶块（2）的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈扬，
申请(专利权)人：无锡朗贤汽车组件研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32