高強(qiáng)度不銹鋼管縮徑旋壓成形性能及工藝研究

   隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，我國(guó)汽車保有量再創(chuàng)新高，國(guó)家針對(duì)汽車安全、油耗及廢氣排放等指標(biāo)出臺(tái)了更為嚴(yán)格的法規(guī)。為了滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，可以通過進(jìn)行有關(guān)輕量化的研究，達(dá)到減重節(jié)能的目的。有研究表明，當(dāng)車身重量每減少10%，可以使燃油節(jié)約3%～7%因此對(duì)于汽車輕量化的研究發(fā)展顯得尤為重要。

  輕量化是一個(gè)系統(tǒng)工程，研究的熱點(diǎn)方向主要包括：材料、結(jié)構(gòu)和工藝等三個(gè)方面。材料方面的研究主要是指輕量化材料的開發(fā)及應(yīng)用，常見的輕量化材料主要有鎂合金、鋁合金、高強(qiáng)鋼、碳纖維等。從材料的成本和性能角度綜合來看，相比于鋁合金和鎂合金，高強(qiáng)度不銹鋼管是滿足車體輕量化、提高被動(dòng)安全性的最佳材料。比如國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)組織的ULSAB-AVC項(xiàng)目，以鋼作為該項(xiàng)目的輕量化技術(shù)路線，通過使用了大量高強(qiáng)度鋼板，使得性能不變的情況下，車身減重達(dá)20%以上。所以很多鋼鐵行業(yè)協(xié)會(huì)及其制造企業(yè)，都試圖通過提高高強(qiáng)度鋼材在汽車用材中的比重，以實(shí)現(xiàn)社會(huì)的綠色、可持續(xù)發(fā)展。輕量化結(jié)構(gòu)方面的研究主要是各種輕量化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，管狀結(jié)構(gòu)就是有效的減重設(shè)計(jì)方法，如汽車傳動(dòng)軸的減重設(shè)計(jì)。因?yàn)槠噦鲃?dòng)軸只需要承受扭矩的作用，在圓心部位受力為0，因此可以改為空心傳動(dòng)軸管，并已成為汽車工業(yè)中常見的設(shè)計(jì)形式；工藝方面的研究主要是改進(jìn)和發(fā)展與輕量化結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的成形加工技術(shù)，如激光拼焊、液壓成形及其他先進(jìn)制造工藝等。高強(qiáng)度鋼的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度高、在塑性加工過程中彈性變形大，常溫成形時(shí)需要較大壓力，并且容易出現(xiàn)缺陷。旋壓是逐點(diǎn)成形的塑性加工方法，可以實(shí)現(xiàn)材料的近凈成形，通過旋壓工藝獲得的成形工件具有尺寸公差小、制品性能優(yōu)的特點(diǎn)。旋壓過程中由于旋輪與毛坯間為點(diǎn)接觸，施加的單位壓力大，適合于成形難變形金屬材料，由于其成形工具簡(jiǎn)單，加工成本低，旋壓已經(jīng)成為高強(qiáng)度不銹鋼管最有效的成形方法之一。管材具有節(jié)約材料，減輕重量的的優(yōu)點(diǎn)，因此高強(qiáng)鋼管具有廣泛的用途，如發(fā)動(dòng)機(jī)副車架、座椅支架、底盤構(gòu)件、排氣系統(tǒng)異型管件等。對(duì)于變徑類管形件，縮徑旋壓是有效的成形方式之一，因此越來越多的零件采取縮徑成形的方式進(jìn)行生產(chǎn)，如汽車傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)中的傳動(dòng)軸管、輸入和輸出軸、轉(zhuǎn)向軸上部及轉(zhuǎn)向軸下部，以及用于減震器的后簧座等。與沖壓焊接相比，使用縮徑旋壓的成形方式，可將原需分割為多個(gè)零件組合的部件，改為單一的零件代替，減少了零件組合的工作，同時(shí)增加零件的剛性及強(qiáng)度，達(dá)到減重的目的。由于高強(qiáng)鋼材料的難變形特性，控制高強(qiáng)鋼管在縮徑旋壓中成形缺陷的產(chǎn)生，提高成形極限和成形質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)成形高性能變徑類管形件的關(guān)鍵。