感應(yīng)退火作為用于膨脹的液壓成形管材成形性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及金屬成形領(lǐng)域，并且尤其涉及使用感應(yīng)退火液壓成形工件來提供增強的成形性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓成形是應(yīng)用于金屬通過流體壓力形成于沖模中的板材和管材成形的術(shù)語。這可以通過內(nèi)部流體壓力、通過施加到管材的軸向載荷或通過單面沖模完成，板材金屬在單面沖模中通過氣囊/隔膜成形。液壓成形典型地使用具有高風(fēng)筒壓力的傳統(tǒng)的單動液壓機。
[0003]當(dāng)使用多階段方法液壓成形時，在最終液壓成形零件之前可以發(fā)生各種彎曲/預(yù)成形步驟。在這些初始變形階段過程中，大多數(shù)材料的成形性能會被耗盡為液壓成形工藝本身留下很少塑性應(yīng)變能力。減輕這些局部應(yīng)變的影響的一種方式是在液壓成形工藝階段之間應(yīng)用恢復(fù)熱處理。更具體地說，感應(yīng)退火使用感應(yīng)線圈允許工件在指定的時間局部加熱到指定的溫度。
[0004]在一個示例中，使用液壓成形的鋁管材來形成車輛結(jié)構(gòu)的A柱車頂縱梁。這種類型的零件由結(jié)構(gòu)或無縫擠壓管材制成。結(jié)構(gòu)管材具有較好的壁和直徑尺寸公差，并且更有效的擠壓，但是對于彎曲、預(yù)成形以及液壓成形工藝來說具有較低的成形性能。因此，結(jié)構(gòu)管材在液壓成形中僅僅用于形成挑戰(zhàn)性少的零件形狀。相對于結(jié)構(gòu)管材，由于碎片損失和無縫壓力循環(huán)時間限制，無縫管材具有低效率的擠壓，并具有至少是結(jié)構(gòu)圓管的兩倍的壁和直徑的尺寸公差。無縫管材也可以具有顯著較高的成形性能，這使得其已經(jīng)成為用于液壓成形具有復(fù)雜的、變化的橫截面的零件一一例如A柱車頂縱梁一一的優(yōu)選材料。根據(jù)我們的工作，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)感應(yīng)退火恢復(fù)足夠的工件成形性能以允許在A柱車頂縱梁的生產(chǎn)中的較少的可成形的結(jié)構(gòu)管材。令人驚訝的是，可以恢復(fù)成形性能而沒有損害隨后的增強車頂縱梁的熱處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)這里說明的目的和效益，提供了一種液壓成形工件的方法。該方法包括以下步驟:將該工件彎曲為第一初始形狀、預(yù)成形該工件為第二初始形狀、在120-160°C之間的溫度感應(yīng)退火該工件以及液壓成形該工件為需要的形狀。該方法也可以包括在10-30秒內(nèi)斜坡升溫至感應(yīng)退火溫度。該方法進(jìn)一步包括在預(yù)成形和液壓成形步驟之間完成感應(yīng)退火。在可選的實施例中，該方法包括在預(yù)彎曲和預(yù)成形之間完成感應(yīng)退火。在另一個實施例中，在彎曲和預(yù)成形步驟之間以及在預(yù)成形和液壓成形步驟之間完成感應(yīng)退火。
[0006]該方法進(jìn)一步包括將工件修整為需要的長度。該方法進(jìn)一步包括液壓成形后熱處理工件以便給予需要的T6強度性能。在160-200°C完成熱處理4-10小時。
[0007]該工件由AA6XXX鋁合金——例如AA6082-T4——制成。該工件進(jìn)一步為A柱車頂縱梁。因此該方法可以包括在工件的A柱部分的第一彎曲處對A柱車頂縱梁完成感應(yīng)退火?？梢?a)在20-30秒的斜坡升溫的情況下的120-160°C的溫度，(b)在20-30秒的斜坡升溫的情況下的135-145°C的溫度，或(c)在25-30秒的斜坡升溫的情況下的大約140°C的溫度完成感應(yīng)退火。
[0008]換句話說液壓成形工件的方法包含:(a)彎曲工件為第一初始形狀；(b)預(yù)成形工件為第二初始形狀；(c)在120-160°C之間的溫度感應(yīng)退火工件以提高工件的總伸長率，同時并不損害工件的最終強度性能；(d)液壓成形工件為需要的形狀；以及(e)在大約180°C熱處理工件大約6小時以提高工件的最終強度性能。在一個可行的實施例中，該方法可以包括使用在20-30秒的斜坡升溫時間的情況下的大約140°C的感應(yīng)退火溫度。
[0009]本發(fā)明方法的這些和其它實施例將在以下說明書中給出，并在某種程度上通過參考以下方法的說明和相關(guān)附圖對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0010]這里包含的并形成說明書的一部分的【附圖說明】了本發(fā)明方法的一些方面，并與說明書一起用于解釋某些基本原理。在附圖中:
[0011]圖1是說明了通道線圈中容納的為了感應(yīng)退火的工件的透視圖；
[0012]圖2是說明經(jīng)過感應(yīng)退火的A形構(gòu)架車頂縱梁和A柱車頂縱梁的A柱部分的俯視平面圖。
[0013]圖3a、3b和3c說明了三個可選擇的包含感應(yīng)退火的液壓成形生產(chǎn)工藝:第一個感應(yīng)退火發(fā)生在彎曲和預(yù)成形步驟之間，第二個感應(yīng)退火發(fā)生在預(yù)成形和液壓成形步驟之間，而第三個感應(yīng)退火發(fā)生在彎曲和預(yù)成形步驟之間以及預(yù)成形和液壓成形步驟之間。
[0014]圖4是從擠壓管材切下的并經(jīng)受預(yù)應(yīng)變的拉伸試樣在感應(yīng)退火(IA)前和后的T4總伸長率的圖表說明，這種試樣表現(xiàn)類似于A柱車頂縱梁響應(yīng)并是典型的A柱車頂縱梁響應(yīng)。
[0015]圖5是T6回火驗證確認(rèn)經(jīng)受感應(yīng)退火的A柱車頂縱梁在T6加熱處理后仍然達(dá)到它們要求的屈服強度的圖表說明。
[0016]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明方法的優(yōu)選實施例。
【具體實施方式】
[0017]本申請涉及包含感應(yīng)退火步驟以提高工件的成形性能的液壓成形工件W的方法。在圖1說明的實施例中，工件W是由AA6XXX鋁合金——例如AA6082-T4——制成的A柱車頂縱梁。如圖1所示，工件W位于遵循工件W的形狀的水冷式銅“通道”線圈C中。更具體地說，交流電流過通道線圈C(初級變壓器)以建立交變電磁場。工件W形成次級變壓器。通過線圈設(shè)計和相對于工件形狀的線圈的輪廓實現(xiàn)加熱效率和均勻性。
[0018]圖2說明了包括A柱部分P的工件W，在該A柱部分P，完成從點A至點B的感應(yīng)退火。部分T表明在以下將更加詳細(xì)說明的工藝過程中被修整的工件W的一部分。注意工件W的車頂縱梁部分R可以是不同的長度，這取決于車輛的車型(例如普通駕駛室、加長駕駛室、雙排駕駛室)。
[0019]在一個實施例中，利用10-30秒斜坡升溫時間在120_160°C之間的溫度完成感應(yīng)退火。在另一個有益的實施例中，利用20-30秒的斜坡升溫時間在130-150°C溫度完成感應(yīng)退火。在另一個有益的實施例中，利用20-30秒的斜坡升溫時間在135-145°C的溫度完成感應(yīng)退火。在又一個有益的實施例中，利用25-30秒的斜坡升溫時間在大約140°C的溫度完成感應(yīng)退火。
[0020]圖3a說明了液壓