内高压成形汽车管件技术

（责任编辑 丁 一）
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模具
参考文献： 苑世剑， 王 仲 仁 等%内 高 压 液 力 成 形 缺 陷 产 生 ［$ ］ 郎 利 辉 ，
在 -!6!-! 硫 345! 缓蚀剂的研究和应用表明， 酸酸洗液中， -)6.) 8 温度条件下，添加 )%-!6)%1! 缓蚀剂， 该缓蚀剂缓蚀效率达 99! ， 有效防止过蚀和 氢脆现象发生。 同时， 该缓蚀剂具有良好的抑制酸雾 能力，减少了对环境的污染。无毒和无不良气味。
345! 缓蚀剂是一种性能全面的理想的汽车钢板用
收稿日期： %$$#’!%’$%
图5
国外内高压成形的汽车部分管类零件
川崎制铁所、 新日铁钢厂、 住友轻金属工 455 钢厂、 业株式会社、 小岛铁工所及山本水压工业所、 川崎油 工、 3673 压床等设备厂家。 国内哈尔滨工业大学锻压教研室、燕山大学锻 压教研室有研究内高压成形的论文发表。中国第一
作者简介： 朱伟成 （!+*,’ ） ， 男， 上海人， 硕士学位， 研究员级高工， 现任中国第一汽车集团公司副总工程师、 中国汽车 工程学会副理事长、 中国锻压学会副理事长、 哈尔滨工业大学兼职教授、 吉林大学兼职教授、 西安理工大学 兼职教授。
腔， 上下模合严并保持足够的压力； 用冲头将管子两 端堵死密封， 将液体充满管腔， 用合理的速度推管子 两端往里送料，同时用与推料速度相匹配的内高压 将管壁扩大， 直至管壁和模腔贴紧为止； 打开模具， 取出零件。 如果零件变形程度大， 即成形后的最大直 径和成形前管坯直径的比值过大，可以采用多次内 高压成形来实现。内高压成形的原理见图 #。
成形结束
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高压源 用内高压成形管件时，必须往管腔注入高压液
体， 钢材需要内高压 )* +,- 以上。当管材和模腔基 本贴合后， 为了整形， 让拐角处的小圆角也能成形得 希 很漂亮， 在内高压成形加工 # .. 以上厚壁管时， 望内高压超过 $!* +,- 。但这么高的压力液压泵很 难解决， 一般用增压液压缸来实现 （见图 & ） ， 即从液
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硫酸酸洗的缓蚀剂。
参考文献： ［( ］ 陶 映 钢 % 钢 体 材 料 酸 洗 化 学 ［> ］ 科学出版社， +北京：
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!!!!!!!!!汽车工艺与材料
・ 专题综述 ・
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内高压成形汽车管件技术
朱伟成 !， 徐成林 %， 张玉成 %， 富 壮 %， 付成林 %
（!" 中国第一汽车集团公司 总师室， 吉林 长春 !#$$!! ； 吉林 长春 !#$$!! ） %& 中国第一汽车集团公司 技术中心， 摘要： 介绍了国内、 外内高压成形的汽车管类零件 - 对 内 高 压 成 形 生 产 汽 车 管 类 零 件 的 特 点 及 关 键 技 术 进 行 了 分 析 。 节约材料 %.!/0.! ； 减少零件数量 和 工 艺 装 备 数 量 ； 提 应用结果表明 - 内高压成形生产汽车管类零件具有减小质量、 高后续机械加工和组装焊接工作量； 提高汽车零件性能 （如强度、 刚度及疲劳寿命） ； 降低成本 !0!/#.! 等特点。 关键词： 汽车；内高压成形；技术 中图分类号： 12#+* 文献标识码： 3
零件 锁紧油缸 模具 下模座
工业大学锻压教研室采用圆锥形堵头、 日本川崎制铁 株式会社采用台阶堵头和带 ( 型圈的堵头。
图+
日本山本水压工业所的机械锁模机构
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向管腔快速充液 向管腔充液看起来简单，但在大批量生产中能
中国第一汽车集团公司技术中心也开发了只用
做到快速充满， 将空气全部排净并不简单。 如果空气 排不净 （因为空气是可以压缩的气体） ， 就得不到足 够的内高压。 在管子第一序内高压成形时， 液体比较 容易充满。 如果第一序已经胀出了鼓肚， 第二序再充 （下转第 )* 页）
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管坯 预成形
内高压成形 截面变化 预成形
图!
内高压成形的复杂形状中空管件
成形结束
内高压成形
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能生产大型整体空心件 如发动机托架这样大型复杂件 （见 图 % ） ， 一般
都是用多个冲压件焊接而成。 采用内高压成形技术， 可以将其做成整体， 这样可以大幅度减少零件数、 工 装数、 工序数。
图& 内高压成形的原理
汽车工艺与材料
! "# 油压机就能承担 !$ "# 开模力的内高压成形
压机， 并申请了中国专利。 其原理是压床只负责将上 下模合紧，内高压产生的开模力由压床上梁和活动 梁之间的机械垫块来承担， 结构非常简单， 很适合大
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胡林林等： 汽车钢板酸洗用 345! 缓蚀剂的研制和应用
液和添加其它缓蚀剂的酸洗液，酸洗的钢板力学性 能基本一致， 检测结果都符合力学性能标准。
送料速度过慢会导致零件开裂， 见图 %。内高压的加 载路径是， 压力逐渐升高， 管坯变形后把压力控制在 平稳状态， 等成形基本完成， 管壁和模腔大部分贴合
毛坯 轴向送料 滑块 上模 冲头
后， 再大幅度地升高内压， 使管壁和模腔贴合， 对制
增 压 机 构
件整形， 这样可以得到高质量的制件。 送料速度和内 压与加载路径的匹配关系见图 & ，一般要反复试验 后才能获得理想的匹配关系。
图$ 发动机托架
压泵打出来的液体顶大活塞，大活塞顶小活塞使液 体增压。
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能减小零件质量、 提高刚性 众所周知，封闭断面管材的刚性要大大高于开
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锁模压床 在内高压成形时， 上下凹模必须合严， 要用很大
口断面管材。 过去用冲压件对焊制造空心件， 为了对 焊装配， 冲压件必须做出法兰面。 而内高压成形的零 件断面是封闭的， 不需要法兰面， 既轻刚性又好。因 为在成形时腔内注入了高压液体，使板材和模腔密 贴， 所以内高压成形加工出的零件回弹小， 再加上没 有焊接工序， 扭曲变形也小， 零件精度高。
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研究内高压成形技术的单位 德国奔驰汽车公司于 !++# 年建立内高压成形
车间；德国宝马汽车公司已在多个车型上采用内高 压成形零件； 美国克莱斯勒汽车公司于 !++$ 年用内 高压成形技术生产仪表板支架；美国通用汽车公司 已用内高压成形技术生产发动机托架、 散热器支架、 棚顶托梁等件； 日本丰田汽车公司、 日产汽车公司也 有用内高压成形技术生产汽车零件的报道，但不详 细， 报道得详细的却是日本几大钢厂的研究报告， 如
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概论
国外内高压成形的汽车管类零件 根据美国钢铁研究院汽车应用委员会的调查结
排气系统零件
果， 在北美制造的典型轿车中， 空心管件已占轿车零 件数的 !,!， 并还有增加的趋势。 空心管件主要用于 发动机排气系统异型管件、 发动机托架中的管件、 底 盘结 构 件 、 车身框架、 座椅骨架、 散热器支架、 前后 轴、 驱动轴、 空心轴等。图 ! 是汽车中内高压成形的 部分零件。