本發(fā)明涉及一種用于汽車車頭放置發(fā)動機總成、剎車總成、方向盤總成等的薄壁高強度車架管的制造方法，屬于金屬材料加工技術領域。

背景技術：

改革開放以來，中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，特別是進入新世紀以后，無論是產(chǎn)量和銷量，更是呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，特別是至2010年產(chǎn)銷突破1800萬輛以后，我國已經(jīng)成為全球最大的汽車生產(chǎn)和消費國，我國的汽車市場被認為是未來發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮氖袌觥Ｆ嚠a(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)形成了比較完整的工業(yè)體系，也成為體現(xiàn)國家競爭力的標志性產(chǎn)業(yè)。

為了減少能源的消耗，汽車車架的輕量化成為全球汽車行業(yè)追求的目標之一。采用車架管液壓漲形的一體成形技術，能有效的提高產(chǎn)品的精度、強度，降低加工成本和周期；而減少車架管壁厚和直徑是進一步減輕汽車車架管的重要途徑之一。

提高車架管的抗拉強度以確保車架管的服役強度；用單根的鋼管通過約200Mpa的內(nèi)壓力，使車架管在模腔內(nèi)被壓制成不同的承載截面，并確保足夠的有效壁厚，這就需要鋼管必須具備足夠的強韌性和延伸率。目前市場上的普通產(chǎn)品無法滿足車架管的使用要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種薄壁高強度車架管的制造方法，采用該方法加工的車架管壁厚更薄、強度更高、延伸更好，產(chǎn)品的焊縫服役強度大于母材的服役強度。

按照本發(fā)明提供的技術方案：薄壁高強度車架管的制造方法，其特征在于包括如下步驟：

1）、帶鋼裁剪：將原材料卷板在縱剪機上縱剪成帶鋼，根據(jù)車架管產(chǎn)品所需的直徑確定帶鋼的寬度；

2）、酸洗處理：將縱剪好的帶鋼依次連續(xù)地通過酸洗槽、冷水槽和熱水槽，酸洗槽中的酸洗液采用鹽酸，帶鋼經(jīng)過酸洗后先送入冷水槽采用高壓水沖洗，然后再送入熱水槽燙洗，出熱水槽后再烘干；

3）、冷軋：酸洗后的帶鋼通過軋機進行冷軋，冷軋后帶鋼的厚度等于車架管產(chǎn)品所需的厚度減去0.04~0.10mm；

4）、輥彎成型及焊接：將冷軋后的帶鋼送入成型機中，采用W成型法和U型成型法的復合成型方法作成圓加工，成圓后的帶鋼在焊機上焊成直縫焊管，焊機參數(shù)設定為：焊機頻率為380~410KHZ，功率為190~220KW，焊接速度為15~20m/min，擠壓量為2~2.5mm；

5）、焊縫純凈化處理：在成型焊接過程中對焊接區(qū)域使用高壓氮氣沖洗，具體為在距離焊接區(qū)域50cm處安裝高壓氮氣噴氣孔，使高壓氮氣充滿整個焊接區(qū)域，從而為焊接過程提供氣體保護，降低焊接過程中氧化夾雜物的產(chǎn)生，提高焊縫夾雜的排除效率；同時，在直縫焊管尚未冷卻時，采用去毛刺刀銑平焊管焊縫處的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管內(nèi)部的毛刺；

6）、退火處理：將純凈化處理后的直縫焊管引入加熱腔中，待直縫焊管的溫度加熱至810~820℃時，再將直縫焊管送入保溫腔，保溫20~30min，再送入冷卻腔冷卻，冷卻速度為70~80℃/h；

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟1）中的原材料卷板采用抗拉強度在600~750Mpa之間，延伸率在20~30%之間，碳當量在0.4~0.55之間的3.5mm卷板。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟1）中的縱剪操作方法為：卷板縱剪時在板頭10米處找準卷板的中心線，以此為基準線調(diào)整刀架、收卷機的中心線，用壓輪壓住卷板的放料側，保持中心線的穩(wěn)定；刀架上下盤刀的間隙控制在0.1mm以內(nèi)，盤刀的重疊深度大于4mm。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟2）中，酸洗槽中鹽酸的濃度為120~160g/L；冷水槽中的沖洗溫度為10~30℃，沖洗壓力為8~10kg/cm²；熱水槽中的燙洗溫度為90~100℃；帶鋼經(jīng)過酸洗槽、冷水槽和熱水槽的車速和烘干的車速均為30~40m/分鐘，烘干溫度為100~120℃。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟4）中，W成型法和U型成型法的復合成型方法的具體操作為：帶鋼預彎后，用四架機架在帶鋼的邊緣將帶鋼的截面壓成W型；然后用六架機架將帶鋼整體壓成U型，并保持帶鋼邊緣的雀嘴型。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：本發(fā)明制造工藝加工的車架管強度高、韌性好，焊縫強度高，在承受較大的塑性變形后仍可保持較高的強韌性，車架管產(chǎn)品90度和0度壓扁試驗達到全壓扁焊縫無裂紋；鋼管殘余應力試驗小于15mm，壁厚差低于0.05mm，產(chǎn)品的焊縫服役強度大于母材的服役強度。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

制造Φ103×3.5mm規(guī)格的汽車車架管，包括如下步驟：

1）、帶鋼裁剪：根據(jù)車架管產(chǎn)品所需的直徑，將外購的厚度3.5mm×寬度1280mm的原材料卷板在縱剪機上縱剪成寬度為322mm的帶鋼；所述原材料卷板采用抗拉強度在600~750Mpa之間，延伸率在20~30%之間，碳當量在0.4~0.55之間的3.5mm卷板；縱剪操作方法為：卷板縱剪時在板頭10米處找準卷板的中心線，以此為基準線調(diào)整刀架、收卷機的中心線，用壓輪壓住卷板的放料側，保持中心線的穩(wěn)定；刀架上下盤刀的間隙控制在0.1mm以內(nèi)，盤刀的重疊深度大于4mm；

2）、酸洗處理：將縱剪好的帶鋼依次連續(xù)地通過酸洗槽、冷水槽和熱水槽，酸洗槽中的酸洗液采用鹽酸，鹽酸的濃度為120g/L；帶鋼經(jīng)過酸洗后先送入冷水槽采用高壓水沖洗，冷水槽中的沖洗溫度為10℃，沖洗壓力為10kg/cm²；然后再送入熱水槽燙洗，燙洗溫度為100℃，出熱水槽后再烘干，烘干溫度為100℃；熱水槽中的帶鋼經(jīng)過酸洗槽、冷水槽和熱水槽的車速和烘干的車速均為30m/分鐘，

3）、冷軋：酸洗后的帶鋼通過軋機進行冷軋，冷軋后帶鋼的厚度等于車架管產(chǎn)品所需的厚度減去0.04mm；

4）、輥彎成型及焊接：將冷軋后的帶鋼送入成型機中，采用W成型法和U型成型法的復合成型方法作成圓加工，具體操作為：帶鋼預彎后，用四架機架在帶鋼的邊緣將帶鋼的截面壓成W型；然后用六架機架將帶鋼整體壓成U型，并保持帶鋼邊緣的雀嘴型，從而保持帶鋼邊緣的強度，減少帶鋼在焊接成焊管后焊縫兩側的回彈應力，從而提高焊縫強度和尺寸精度；成圓后的帶鋼在焊機上焊成直縫焊管，焊機參數(shù)設定為：焊機頻率為380KHZ，功率為190KW，焊接速度為15m/min，擠壓量為2mm；

5）、焊縫純凈化處理：在成型焊接過程中對焊接區(qū)域使用高壓氮氣沖洗，具體為在距離焊接區(qū)域50cm處安裝高壓氮氣噴氣孔，使高壓氮氣充滿整個焊接區(qū)域，從而為焊接過程提供氣體保護，降低焊接過程中氧化夾雜物的產(chǎn)生，提高焊縫夾雜的排除效率；同時，在直縫焊管尚未冷卻時，采用去毛刺刀銑平焊管焊縫處的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管內(nèi)部的毛刺；

6）、退火處理：將純凈化處理后的直縫焊管引入加熱腔中，待直縫焊管的溫度加熱至810℃時，再將直縫焊管送入保溫腔，保溫30min，再送入冷卻腔冷卻，冷卻速度為70℃/h；

7）、檢驗測試：實施例1制備的車架管產(chǎn)品90度和0度壓扁試驗達到全壓扁焊縫無裂紋；鋼管殘余應力試驗小于15mm；壁厚差低于0.05mm；產(chǎn)品的焊縫服役強度大于母材的服役強度。

實施例2

制造Φ103×3.5mm規(guī)格的汽車車架管，包括如下步驟：

1）、帶鋼裁剪：根據(jù)車架管產(chǎn)品所需的直徑，將外購的厚度3.5mm×寬度1280mm的原材料卷板在縱剪機上縱剪成寬度為322mm的帶鋼；所述原材料卷板采用抗拉強度在600~750Mpa之間，延伸率在20~30%之間，碳當量在0.4~0.55之間的3.5mm卷板；縱剪操作方法為：卷板縱剪時在板頭10米處找準卷板的中心線，以此為基準線調(diào)整刀架、收卷機的中心線，用壓輪壓住卷板的放料側，保持中心線的穩(wěn)定；刀架上下盤刀的間隙控制在0.1mm以內(nèi)，盤刀的重疊深度大于4mm；

2）、酸洗處理：將縱剪好的帶鋼依次連續(xù)地通過酸洗槽、冷水槽和熱水槽，酸洗槽中的酸洗液采用鹽酸，鹽酸的濃度為120g/L；帶鋼經(jīng)過酸洗后先送入冷水槽采用高壓水沖洗，冷水槽中的沖洗溫度為10℃，沖洗壓力為10kg/cm²；然后再送入熱水槽燙洗，燙洗溫度為100℃，出熱水槽后再烘干，烘干溫度為100℃；熱水槽中的帶鋼經(jīng)過酸洗槽、冷水槽和熱水槽的車速和烘干的車速均為30m/分鐘，

3）、冷軋：酸洗后的帶鋼通過軋機進行冷軋，冷軋后帶鋼的厚度等于車架管產(chǎn)品所需的厚度減去0.07mm；

4）、輥彎成型及焊接：將冷軋后的帶鋼送入成型機中，采用W成型法和U型成型法的復合成型方法作成圓加工，具體操作為：帶鋼預彎后，用四架機架在帶鋼的邊緣將帶鋼的截面壓成W型；然后用六架機架將帶鋼整體壓成U型，并保持帶鋼邊緣的雀嘴型，從而保持帶鋼邊緣的強度，減少帶鋼在焊接成焊管后焊縫兩側的回彈應力，從而提高焊縫強度和尺寸精度；成圓后的帶鋼在焊機上焊成直縫焊管，焊機參數(shù)設定為：焊機頻率為395KHZ，功率為205KW，焊接速度為180m/min，擠壓量為2.2mm；

5）、焊縫純凈化處理：在成型焊接過程中對焊接區(qū)域使用高壓氮氣沖洗，具體為在距離焊接區(qū)域50cm處安裝高壓氮氣噴氣孔，使高壓氮氣充滿整個焊接區(qū)域，從而為焊接過程提供氣體保護，降低焊接過程中氧化夾雜物的產(chǎn)生，提高焊縫夾雜的排除效率；同時，在直縫焊管尚未冷卻時，采用去毛刺刀銑平焊管焊縫處的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管內(nèi)部的毛刺；

6）、退火處理：將純凈化處理后的直縫焊管引入加熱腔中，待直縫焊管的溫度加熱至810℃時，再將直縫焊管送入保溫腔，保溫30min，再送入冷卻腔冷卻，冷卻速度為70℃/h；

7）、檢驗測試：實施例2制備的車架管產(chǎn)品90度和0度壓扁試驗達到全壓扁焊縫無裂紋；鋼管殘余應力試驗小于15mm；壁厚差低于0.05mm；產(chǎn)品的焊縫服役強度大于母材的服役強度。

實施例3

制造Φ103×3.5mm規(guī)格的汽車車架管，包括如下步驟：

1）、帶鋼裁剪：根據(jù)車架管產(chǎn)品所需的直徑，將外購的厚度3.5mm×寬度1280mm的原材料卷板在縱剪機上縱剪成寬度為322mm的帶鋼；所述原材料卷板采用抗拉強度在600~750Mpa之間，延伸率在20~30%之間，碳當量在0.4~0.55之間的3.5mm卷板；縱剪操作方法為：卷板縱剪時在板頭10米處找準卷板的中心線，以此為基準線調(diào)整刀架、收卷機的中心線，用壓輪壓住卷板的放料側，保持中心線的穩(wěn)定；刀架上下盤刀的間隙控制在0.1mm以內(nèi)，盤刀的重疊深度大于4mm；

2）、酸洗處理：將縱剪好的帶鋼依次連續(xù)地通過酸洗槽、冷水槽和熱水槽，酸洗槽中的酸洗液采用鹽酸，鹽酸的濃度為120g/L；帶鋼經(jīng)過酸洗后先送入冷水槽采用高壓水沖洗，冷水槽中的沖洗溫度為10℃，沖洗壓力為10kg/cm²；然后再送入熱水槽燙洗，燙洗溫度為100℃，出熱水槽后再烘干，烘干溫度為100℃；熱水槽中的帶鋼經(jīng)過酸洗槽、冷水槽和熱水槽的車速和烘干的車速均為30m/分鐘，

3）、冷軋：酸洗后的帶鋼通過軋機進行冷軋，冷軋后帶鋼的厚度等于車架管產(chǎn)品所需的厚度減去0.1mm；

4）、輥彎成型及焊接：將冷軋后的帶鋼送入成型機中，采用W成型法和U型成型法的復合成型方法作成圓加工，具體操作為：帶鋼預彎后，用四架機架在帶鋼的邊緣將帶鋼的截面壓成W型；然后用六架機架將帶鋼整體壓成U型，并保持帶鋼邊緣的雀嘴型，從而保持帶鋼邊緣的強度，減少帶鋼在焊接成焊管后焊縫兩側的回彈應力，從而提高焊縫強度和尺寸精度；成圓后的帶鋼在焊機上焊成直縫焊管，焊機參數(shù)設定為：焊機頻率為410KHZ，功率為220KW，焊接速度為20m/min，擠壓量為2.5mm；

5）、焊縫純凈化處理：在成型焊接過程中對焊接區(qū)域使用高壓氮氣沖洗，具體為在距離焊接區(qū)域50cm處安裝高壓氮氣噴氣孔，使高壓氮氣充滿整個焊接區(qū)域，從而為焊接過程提供氣體保護，降低焊接過程中氧化夾雜物的產(chǎn)生，提高焊縫夾雜的排除效率；同時，在直縫焊管尚未冷卻時，采用去毛刺刀銑平焊管焊縫處的毛刺，包括去除焊管外表面的外毛刺和焊管內(nèi)部的毛刺；

6）、退火處理：將純凈化處理后的直縫焊管引入加熱腔中，待直縫焊管的溫度加熱至810℃時，再將直縫焊管送入保溫腔，保溫30min，再送入冷卻腔冷卻，冷卻速度為70℃/h；

7）、檢驗測試：實施例3制備的車架管產(chǎn)品90度和0度壓扁試驗達到全壓扁焊縫無裂紋；鋼管殘余應力試驗小于15mm；壁厚差低于0.05mm；產(chǎn)品的焊縫服役強度大于母材的服役強度。

本發(fā)明所使用的原材料卷板可以直接根據(jù)參數(shù)要求外購得到，在上述各實施例中所采用的為寶鋼集團生產(chǎn)的鋼卷板。

本發(fā)明所使用的鋅鈣磷化液可以采用市售常規(guī)的鋅鈣系磷化液，在上述各實施例中所采用的為江陰錦宏化學處理有限公司生產(chǎn)的鋅鈣磷化液。

本發(fā)明皂化液中所使用的潤滑劑可以采用市售常規(guī)的潤滑劑，在上述各實施例中所采用的為上?；て邚S生產(chǎn)的潤滑劑。