本文興迪源機械帶來鋁合金副車架內(nèi)高壓成型詳解，該零件為三維空間軸線，截面以圓形截面為主，端部為跑道形截面。

一、鋁合金副車架及典型截面：

轎車鋁合金副車架零件形狀及典型截面如圖3-54所示，該零件為三維空間軸線，截面以圓形截面為主，端部為跑道形截面。在所有典型截面中，截面A-A的膨脹量最大，為3.85%，截面G-G的膨脹量最小，為2.54%。通過管材液壓脹形實驗測得材料的力學(xué)性能。管材的屈服強度為61MPa,抗拉強度為170MPa,n值為0.26。

圖3-54鋁合金副車架及典型截面形狀

二、缺陷形式：

鋁合金在數(shù)控彎曲和內(nèi)高壓成形過程中會出現(xiàn)不同的缺陷形式，在數(shù)控彎曲過程中主要缺陷形式為起皺和橘皮，而在內(nèi)高壓成形過程中，其主要成形缺陷形式為開裂。

1）起皺：

起皺是鋁合金管材數(shù)控彎曲時出現(xiàn)的缺陷之一，如圖3-55所示。影響鋁合金管材數(shù)控彎曲時出現(xiàn)起皺的主要因素有：導(dǎo)向模與管材間隙，芯軸尺寸，側(cè)向和軸向推力等。采取的主要解決措施有：調(diào)整防皺板的位置，使之有效限制管材內(nèi)側(cè)材料向后流動，并使導(dǎo)向模、防皺板、芯軸與管材的間隙合適，采取合理的側(cè)向和軸向推力。

2）橘皮：

鋁合金管材在數(shù)控彎曲時，容易在彎曲外側(cè)表面產(chǎn)生橘皮現(xiàn)象，如圖3-56所示。

圖3-55鋁合金管材彎曲起皺? ? ? ? ? ? ? ? 圖3-56鋁合金管材表面橘皮

產(chǎn)生橘皮的主要原因是由于鋁合金管材初始晶粒較大，發(fā)生不均勻塑性變形時，在表面形成局部凹陷和凸起。影響橘皮組織產(chǎn)生的因素包括初始晶粒尺寸、微觀織構(gòu)、塑性變形量及受力方式等，其中初始晶粒尺寸是影響橘皮產(chǎn)生的主要原因。因此，為了有效控制橘皮組織的產(chǎn)生，一定要嚴格控制管材的初始晶粒尺寸。

3）開裂：

開裂是鋁合金管材內(nèi)高壓成形時最常出現(xiàn)的缺陷形式，開裂一般發(fā)生在彎曲的外側(cè)、形狀變化劇烈過渡區(qū)域和變形量較大的位置，如圖3-57所示。

圖3-57鋁合金管材開裂缺陷

　　a)彎曲外側(cè)開裂；(b)過渡區(qū)域開裂。

在彎曲外側(cè)發(fā)生開裂主要是由于彎曲導(dǎo)致管坯外側(cè)過度減薄，導(dǎo)致在后續(xù)內(nèi)高壓成形過程中因塑性不足發(fā)生開裂。同時，在形狀變化劇烈的位置，由于形狀的差異明顯，合模后的管件與模具的間隙過大，在內(nèi)高壓成形時可能會導(dǎo)致局部膨脹率較大，導(dǎo)致內(nèi)高壓成形出現(xiàn)開裂。另外對于多邊形截面形狀的管件，容易在圓角和直邊的過渡區(qū)域開裂，這和鋼管等其他材料的變形規(guī)律是一致的，主要是由于摩擦導(dǎo)致過渡區(qū)過度減薄造成的。

解決開裂的措施：一是采用增加軸向推力和改善彎曲模具表面質(zhì)量等措施，控制外側(cè)減薄，提高彎曲件表面質(zhì)量二是優(yōu)化合理預(yù)制坯形狀，調(diào)整管坯和內(nèi)高壓成形模具之間的間隙，使管壞的軸線形狀盡可能和模具型腔形狀吻合，同時保證管坯和模具間隙沿周向分布均勻。

鋁合金副車架內(nèi)高壓成形件壁厚分布對使用性能有著重要的影響。彎曲工序的壁厚分布是影響最終內(nèi)高壓成形工序壁厚分布的主要因素，如果彎曲件壁厚減薄嚴重，很容易導(dǎo)致開裂缺陷。

4）鋁合金管材內(nèi)高壓成形過程壁厚減薄率分布:

管材經(jīng)過彎曲后其最大減薄率為15.8%，位于第D-D截面外側(cè)，最大增厚率為17.4%，位于D-D截面的內(nèi)側(cè)。內(nèi)高壓成形后，最大減薄率為20.2%，位于F-F截面外側(cè)；最大增厚率為15.7%，位于D-D截面內(nèi)側(cè)，如圖3-58所示。

圖3-58鋁合金管材內(nèi)高壓成形過程壁厚減薄率分布

　　(a)彎管件；(b)內(nèi)高壓成形件。

鋁合金副車架的成形工藝為管材一數(shù)控彎曲一預(yù)成形一內(nèi)高壓成形，考慮最終的力學(xué)性能，增加人工時效工序，人工時效工藝為175℃下保溫8h。模具包括數(shù)控彎曲、預(yù)成形模具和內(nèi)高壓成形模具。

由于零件的彎曲半徑小，彎曲段之間沒有過渡段，彎曲模具為三層成形模，非常復(fù)雜。內(nèi)高壓成形模具包括上模、下模和密封裝置，其中密封形式采用異形密封。圖3-59為鋁合金副車架的各個成形工序件，包括數(shù)控彎曲件、預(yù)成形件和內(nèi)高壓成形件。

【興迪源機械內(nèi)高壓成形設(shè)備優(yōu)勢】

興迪源機械(Xingdi Machinery)是一家專注流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備制造企業(yè)。自2007年創(chuàng)立以來，公司一直致力于內(nèi)高壓成形的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。主營產(chǎn)品范圍從生產(chǎn)普通液壓設(shè)備，現(xiàn)今發(fā)展至生產(chǎn)、研發(fā)國內(nèi)流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備。

興迪源機械自2010年開始組建超高壓液力成形技術(shù)團隊，突破了成形壓力100MPa-250MPa的技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出“內(nèi)高壓成型設(shè)備”并投入用戶生產(chǎn)現(xiàn)場。至今，公司已是創(chuàng)立超過10年的實力企業(yè)，已掌握了成形壓力為500MPa的技術(shù)，并向市場提供了合模力4000噸、成形壓力達500MPa以內(nèi)的各種規(guī)格的內(nèi)高壓成型液壓設(shè)備數(shù)十臺套，技術(shù)研發(fā)成果在國內(nèi)同行的民營企業(yè)中達到優(yōu)異水平。

　　部分文段和圖片摘自：

　　《現(xiàn)代液壓成形技術(shù)》

　　作者：苑世劍

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