本發(fā)明涉及汽車制造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種金屬零件抗疲勞加工工藝、扭轉(zhuǎn)梁加工方法及扭轉(zhuǎn)梁。

背景技術(shù)：

在汽車制造領(lǐng)域中，汽車底盤包括多個(gè)受疲勞影響較大的零件，比如扭轉(zhuǎn)梁和懸架臂。以扭轉(zhuǎn)梁為例，通常其制造工藝為：板材——制管——成型。成型后的扭轉(zhuǎn)梁在成型初期具有快速硬化現(xiàn)象，快速硬化可以進(jìn)一步的提高扭轉(zhuǎn)梁的強(qiáng)度。成型后的扭轉(zhuǎn)梁，其屈服強(qiáng)度比管材提高了100mpa左右，但同時(shí)也增加了大量的位錯(cuò)密度，從而在扭轉(zhuǎn)梁中造成了更大的殘余應(yīng)力，嚴(yán)重降低了扭轉(zhuǎn)梁的疲勞壽命。

本領(lǐng)域需要一種金屬零件抗疲勞加工工藝，以提高零件的疲勞使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬零件抗疲勞加工工藝，所述金屬零件抗疲勞加工工藝能夠有效提高零件的疲勞使用壽命。

本發(fā)明的目的還在于提供一種扭轉(zhuǎn)梁加工方法，所述扭轉(zhuǎn)梁加工方法能夠制造出具有較高疲勞使用壽命的扭轉(zhuǎn)梁。

本發(fā)明的目的還在于提供一種扭轉(zhuǎn)梁，所述扭轉(zhuǎn)梁具有較高的疲勞使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)所述目的的金屬零件抗疲勞加工工藝，用于對(duì)經(jīng)過沖壓成型處理后的金屬零件進(jìn)行處理，所述金屬零件抗疲勞加工工藝包括：

a.在加熱爐中對(duì)所述金屬零件進(jìn)行加熱處理；

b.使所述加熱爐內(nèi)的溫度保持在560℃至620℃之間，對(duì)所述金屬零件進(jìn)行加熱保溫處理，所述加熱保溫處理的持續(xù)時(shí)間為46分鐘至60分鐘；

c.在所述加熱爐內(nèi)對(duì)所述金屬零件進(jìn)行爐冷處理，所述爐冷處理的持續(xù)時(shí)間為30分鐘至40分鐘；

d.對(duì)所述金屬零件進(jìn)行空冷處理。

所述的金屬零件抗疲勞加工工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述加熱爐為連續(xù)爐，所述連續(xù)爐包括加熱段、加熱保溫段和爐冷段，所述金屬零件依次經(jīng)過所述加熱段、所述加熱保溫段和所述爐冷段；

所述加熱段用于對(duì)所述金屬零件進(jìn)行加熱處理；

所述加熱保溫段用于接收來自于所述加熱段的所述金屬零件，并對(duì)所述金屬零件進(jìn)行加熱保溫處理，所述加熱保溫段的溫度保持在560℃至620℃之間，所述加熱保溫處理的持續(xù)時(shí)間為46分鐘至60分鐘；

所述爐冷段用于接收來自于所述加熱保溫段的所述金屬零件，并對(duì)所述金屬零件進(jìn)行爐冷處理，所述爐冷處理的持續(xù)時(shí)間為30分鐘至40分鐘。

所述的金屬零件抗疲勞加工工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述連續(xù)爐還包括空冷段，所述空冷段用于接收來自于所述爐冷段的所述金屬零件，并對(duì)所述金屬零件進(jìn)行空冷處理。

所述的金屬零件抗疲勞加工工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述加熱保溫段的長度為12米，所述爐冷段的長度為8米。

所述的金屬零件抗疲勞加工工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述金屬零件的材料包括貝氏體鋼，所述貝氏體鋼包括型號(hào)為fb590的鋼材料。

為實(shí)現(xiàn)所述目的的扭轉(zhuǎn)梁加工方法，用于加工扭轉(zhuǎn)梁，所述扭轉(zhuǎn)梁加工方法包括：

a.對(duì)所述扭轉(zhuǎn)梁的金屬原材料板材進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括對(duì)所述金屬原材料板材進(jìn)行切割、噴砂；

b.對(duì)經(jīng)過預(yù)處理之后的所述金屬原材料板材進(jìn)行制管處理，所述制管處理包括對(duì)所述經(jīng)過預(yù)處理之后的所述金屬原材料板材進(jìn)行彎曲變形，以形成所述扭轉(zhuǎn)梁的主體部分；

c.對(duì)所述扭轉(zhuǎn)梁的所述主體部分進(jìn)行沖壓成型處理，以形成所述扭轉(zhuǎn)梁；

d.使用如上所述的金屬零件抗疲勞加工工藝對(duì)經(jīng)過沖壓成型處理后的所述扭轉(zhuǎn)梁進(jìn)行處理。

為實(shí)現(xiàn)所述目的的扭轉(zhuǎn)梁，所述扭轉(zhuǎn)梁由如上所述的扭轉(zhuǎn)梁加工方法來制造。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝，用于對(duì)經(jīng)過沖壓成型處理后的金屬零件進(jìn)行處理，該工藝能夠使零件沖壓成型過程中造成的過量空位減少，并且使零件的位錯(cuò)應(yīng)變能、內(nèi)應(yīng)力降低。同時(shí)，該金屬零件抗疲勞加工工藝還能釋放大量的應(yīng)變能，使金屬零件的滑移面上不規(guī)則的位錯(cuò)重新分布，垂直排列成墻；本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝使得金屬零件的硬度和強(qiáng)度沒有明顯下降的情況下，提高了其使用壽命。

附圖說明

本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1為v型開口扭轉(zhuǎn)梁的示意圖；

圖2為v型開口扭轉(zhuǎn)梁中部截面的示意圖；

圖3為全封閉非獨(dú)立式的v型結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)梁的示意圖；

圖4為本發(fā)明中金屬零件抗疲勞加工工藝的步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，圖1至圖4均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。

如圖4所示，金屬零件抗疲勞加工工藝，用于對(duì)經(jīng)過沖壓成型處理后的金屬零件進(jìn)行處理，其特征在于，金屬零件抗疲勞加工工藝包括：

a.在加熱爐中對(duì)金屬零件進(jìn)行加熱處理；

b.使加熱爐內(nèi)的溫度保持在560℃至620℃之間，對(duì)金屬零件進(jìn)行加熱保溫處理，加熱保溫處理的持續(xù)時(shí)間為46分鐘至60分鐘；

c.在加熱爐內(nèi)對(duì)金屬零件進(jìn)行爐冷處理，爐冷處理的持續(xù)時(shí)間為30分鐘至40分鐘；

d.對(duì)金屬零件進(jìn)行空冷處理。

金屬零件包括多種受疲勞影響較大的零件，如汽車底盤上的扭轉(zhuǎn)梁和懸架臂。用于制造金屬零件的材料包括貝氏體鋼，貝氏體鋼包括型號(hào)為fb590的鋼材料，還包括fb780，qste420，qste340等高強(qiáng)鋼材料。對(duì)于一些由低合金鋼，如hr340和hr440制成的金屬零件，本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝也能起到提高金屬零件疲勞壽命的效果。型號(hào)為fb590的鋼材料具有重量輕的特點(diǎn)，可以滿足零件輕量化的要求。

貝氏體鋼的組織結(jié)構(gòu)為鐵素體(準(zhǔn)多邊形晶粒)加上少量的珠光體，其在珠光體晶界上還彌散著少量的貝氏體，貝氏體的含量在15％-20％之間，其中鐵素體提供高韌性便于零件的沖壓成型，而珠光體晶界上彌散的貝氏體提供高的強(qiáng)度來提高零件的剛度要求。貝氏體鋼具有很好的成型性，但此材料具有一顯著的特點(diǎn)即在沖壓成型初期具有快速硬化現(xiàn)象，通過快速硬化進(jìn)一步的提高材料的強(qiáng)度。沖壓成型后的零件屈服強(qiáng)度比管材提高了100mpa左右，同時(shí)也增加了大量的位錯(cuò)密度，從而造成更大的殘余應(yīng)力，嚴(yán)重降低了零件的疲勞壽命。

本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝，用于對(duì)經(jīng)過沖壓成型處理后的金屬零件進(jìn)行處理，該工藝能夠使零件成型過程中造成的過量空位減少，并且使零件的位錯(cuò)應(yīng)變能、內(nèi)應(yīng)力降低。同時(shí)，該金屬零件抗疲勞加工工藝還能釋放大量的應(yīng)變能，使金屬零件的滑移面上不規(guī)則的位錯(cuò)重新分布，垂直排列成墻；本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝使得金屬零件的硬度和強(qiáng)度沒有明顯下降的情況下，提高了其使用壽命。

在本發(fā)明中，加熱爐可以是臺(tái)車爐或井式爐，使用本工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，也可以選用連續(xù)爐作為加熱爐。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選用保護(hù)氣氛無氧退火爐(non-oxygenousannealer)作為連續(xù)爐。選用連續(xù)爐作為加熱爐時(shí)，可以使步驟a-d不間斷進(jìn)行。

連續(xù)爐包括加熱段、加熱保溫段和爐冷段，金屬零件依次經(jīng)過加熱段、加熱保溫段和爐冷段；連續(xù)爐內(nèi)設(shè)置有傳送機(jī)構(gòu)，傳輸機(jī)構(gòu)用于將金屬零件依次傳送至加熱段、加熱保溫段和爐冷段。

加熱段用于對(duì)金屬零件進(jìn)行加熱處理；加熱的方式通常采用電加熱，電加熱的方式易于實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)溫度的控制。

加熱保溫段用于接收來自于加熱段的金屬零件，并對(duì)金屬零件進(jìn)行加熱保溫處理，加熱保溫段的溫度保持在560℃至620℃之間，加熱保溫處理的持續(xù)時(shí)間為46分鐘至60分鐘；

爐冷段用于接收來自于加熱保溫段的金屬零件，并對(duì)金屬零件進(jìn)行爐冷處理，爐冷處理的持續(xù)時(shí)間為30分鐘至40分鐘；爐冷處理是指在切斷連續(xù)爐或者加熱爐的能量來源后，使金屬零件在爐內(nèi)進(jìn)行自然冷卻的過程。

加熱保溫段的長度為12米，爐冷段的長度為8米，金屬零件在連續(xù)爐中行進(jìn)的速度設(shè)置為20-26cm/min，以滿足上述加熱時(shí)間的要求。連續(xù)爐的尺寸以及金屬零件在連續(xù)爐中行進(jìn)的速度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足上述加熱保溫處理和爐冷處理的時(shí)間要求為準(zhǔn)。圖4中橫軸代表金屬零件在連續(xù)爐中行進(jìn)的距離，縱軸代表的是加熱爐內(nèi)的溫度。步驟b所對(duì)應(yīng)的溫度為560℃至620℃之間。

連續(xù)爐還包括空冷段，空冷段用于接收來自于爐冷段的金屬零件，并對(duì)金屬零件進(jìn)行空冷處理。

本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝可以應(yīng)用到扭轉(zhuǎn)梁加工方法中，扭轉(zhuǎn)梁加工方法包括：

a.對(duì)扭轉(zhuǎn)梁的金屬原材料板材進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括對(duì)所述金屬原材料板材進(jìn)行切割、噴砂；

b.對(duì)經(jīng)過預(yù)處理之后的金屬原材料板材進(jìn)行制管處理，制管處理包括對(duì)經(jīng)過預(yù)處理之后的金屬原材料板材進(jìn)行彎曲變形，以形成扭轉(zhuǎn)梁的主體部分；

c.對(duì)扭轉(zhuǎn)梁的主體部分進(jìn)行沖壓成型處理，以形成扭轉(zhuǎn)梁；

d.使用如上所述的金屬零件抗疲勞加工工藝對(duì)經(jīng)過沖壓成型處理后的所述扭轉(zhuǎn)梁進(jìn)行處理。

步驟a具有多個(gè)子步驟，包括對(duì)板材進(jìn)行切割、噴砂等步驟，這些子步驟均屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不過多描述。對(duì)扭轉(zhuǎn)梁的金屬原材料板材進(jìn)行預(yù)處理的目的是使板材的尺寸及表面狀況被處理成適合制管處理。

步驟b也具有多個(gè)子步驟，其中包括對(duì)板材進(jìn)行彎曲變形的步驟，彎曲變形的步驟屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不過多描述。對(duì)扭轉(zhuǎn)梁的金屬原材料板材進(jìn)行制管處理的目的是使板材彎曲成如圖1、2、3所示的扭轉(zhuǎn)梁的主體部分。其中，扭轉(zhuǎn)梁的主體部分包括如圖1、2所示的v型開口扭轉(zhuǎn)梁100的主體部分，還包括如圖3所示的全封閉非獨(dú)立式的v型結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)梁200的主體部分。

步驟c為沖壓步驟，包括對(duì)扭轉(zhuǎn)梁的主體部分進(jìn)行局部擠壓成型、沖孔等步驟，這些子步驟均屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不過多描述。對(duì)扭轉(zhuǎn)梁的金屬原材料板材進(jìn)沖壓成型處理的目的是在扭轉(zhuǎn)梁的主體部分上，如扭轉(zhuǎn)梁的兩端，形成特定的結(jié)構(gòu)，以與其他零部件配合連接，從而實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)梁的功能。

經(jīng)過上述a、b、c步驟后所形成的扭轉(zhuǎn)梁，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有較多的過量空位和位錯(cuò)，并具有較多的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)梁的疲勞壽命較短。采用步驟d對(duì)經(jīng)過沖壓成型后的扭轉(zhuǎn)梁繼續(xù)進(jìn)行處理，可以消除過量空位和位錯(cuò)，從而減少成型過程中出現(xiàn)的殘余應(yīng)力，提高扭轉(zhuǎn)梁的疲勞壽命。

本發(fā)明對(duì)經(jīng)過金屬零件抗疲勞加工工藝處理的零件進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)，疲勞試驗(yàn)的結(jié)果如下表所示：

表1.疲勞試驗(yàn)驗(yàn)證表

如表1所示，方案一為疲勞試驗(yàn)的對(duì)照組，其疲勞壽命僅為3.4萬次，方案二、三、四為采用金屬零件抗疲勞加工工藝進(jìn)行處理的試驗(yàn)組，試驗(yàn)組的零件的疲勞壽命相對(duì)于對(duì)照組有了很大提高。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝，用于對(duì)經(jīng)過成型處理后的金屬零件進(jìn)行處理，該工藝能夠使零件成型過程中造成的過量空位減少，并且使零件的位錯(cuò)應(yīng)變能、內(nèi)應(yīng)力降低。同時(shí)，該金屬零件抗疲勞加工工藝還能釋放大量的應(yīng)變能，使金屬零件的滑移面上不規(guī)則的位錯(cuò)重新分布，垂直排列成墻；本發(fā)明提供的金屬零件抗疲勞加工工藝使得金屬零件的硬度和強(qiáng)度沒有明顯下降的情況下，提高了其使用壽命。

本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。