[發明專利]汽車油箱托架拉伸時防開裂的控制方法

無效

• 申請號: 200810047161.0
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101357383A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 徐勁力;覃瑞明;韓少軍;夏江敬;江征風;張曉帆
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;柳州市迅達汽車配件制造有限公司
• 主分類號: B21D22/20
• 分類號: B21D22/20;B23P25/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及油箱托架領域，特別是涉及汽車油箱托架拉伸時防開裂的控制方法。

背景技術

長期以來迅達公司在生產油箱托架時，其成形后的產品出現開裂現象如右圖，為彌撲這一缺陷，不得不增加焊接、打磨工序，即用焊接的方法把裂紋處焊接起來，接著用打磨的方法把焊接瘤去除，以達到表面光滑美觀的目的。故其生產的托架存在以下不足：

1.由于在壓制過程中金屬材料處于急劇的變形之中，材料的內應力分布很不均，再用成型夾具強制的把裂口合攏并使之焊接起來，其內應力分布不均現象更為嚴重。導致的結果是：產品的硬度加強，而強度及韌性急劇下降，其后果是當托架受到沖擊或疲勞載荷時，內應力失去平衡，造成產品破裂或斷裂。

2.由于要修補產品裂口，額外增加了工裝夾具及打磨成本，尤其是大大增加了人工成本。

3.工藝上無法釋放加工所產生的內應力，產品質量下降。

4.工人的生產環境差。因為工人長期處于砂輪的巨大噪音和砂輪的粉塵之間。

經檢索：在1993年第4期《客車技術》期刊上，有一篇“汽車油箱托架沖壓工藝方案分析”(作者：丹東汽車制造廠，高梅蘭)，其主要內容：敘述油箱托架沖孔的工藝方法，沒有涉及油箱托架拉伸成型的內容。目前還未查到汽車油箱托架防開裂的控制方法的有關文獻。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：基于油箱托架彎曲開裂原因和變形條件，提供一種新型加工方法，以控制汽車油箱托架拉伸時開裂。

本發明認為，油箱托架彎曲成形時開裂有以下的主要原因：

1.板料彎曲過程中中性層的內移及板料厚度的減薄：

板料塑性彎曲時，由于徑向壓應力σr的作用，使板料拉、壓兩區切向應力στ的分布性質發生了顯著的變化，外區拉應力的數值小于內區的壓應力。因此拉、壓兩區的分界線——中性層必將位于剖面重心之下，使拉區擴大，壓區減小。只有這樣才能滿足彎曲靜平衡條件，使作用在板料剖面上力的總和為零。

彎曲過程中中性層內移的大小取決于板料的相對彎曲半徑。板料的相對彎曲半徑愈小，徑向壓應力σr的作用愈顯著，拉、壓兩區切向應力的數值相差也愈懸殊，因此中性層的位置必將更加靠近彎曲的曲率中心，從而造成更加顯著的中性層的內移。

彎曲過程中不僅使板料中性層內移，而且引起整個板料出現變薄。這是由于彎曲時，拉區使板料減薄，壓區使板料增厚.中性層向內移動，拉區擴大，壓區縮小。

由于材料處于拉伸狀態，根據塑性變形體積不變條件，板料的減薄必將大于板料的加厚，因此整個板料出現變薄現象，而且相對彎曲半徑愈小，變薄現象越嚴重。

2.變形區板料長度的增加和垂直彎曲線方向上的拉裂：

拉區的擴大和壓區的減小，使寬板變形區的平均長度增加。變形區長度的增加恰好與厚度的減小成反比。相對彎曲半徑愈小，板料變形區的增長量愈大。彎曲時，伴隨變形中性層內移，外區與中性層的距離增大，雖然外區邊緣的拉應力小于內區邊緣的壓應力，但由于拉伸的本質決定的變形易于出現晶內損傷，出現空洞進一步擴展、貫通形成微裂紋，所以拉伸使外區邊緣的應變首先出現裂紋，盡管此時外區邊緣的應力并未達到變形毛坯開始出現頸縮強度極限應力，所以導致板料的外邊緣首先被拉裂。一般而言，拉裂是因為切向應力的作用結果，因此裂紋與折彎線的方向一致。

3.油箱托架彎曲開裂原因：

對拉伸后的油箱托架板料毛坯進行一次性彎曲成形，出現上如圖1所示的彎曲開裂問題，這是由于以下兩個方面的原因造成的：

1)托架一次性彎曲成形，其彎曲變形服從彎曲過程的應力—應變規律。

在外區邊緣受到的拉應力最大，板料減薄，以及板料受拉易于出現晶內損傷，形成空洞并擴展、貫通所致。

2)拉伸后的油箱托架板料毛坯的彎曲成形速度，使材料的塑性隨成形速度的增大而降低。這是因為：

第一，金屬塑性變形時，晶體的位錯運動、滑移面由不利方向向有利方向轉動等都需要時間。如果變形速度增大，塑性變形來不及在變形區域的整個體積內均勻地傳播開來，從而使油箱托架彎曲成形毛坯金屬的實際應力提高，塑性降低。

第二，變形速度增大，會使加工硬化及位錯受阻而易于形成顯微裂口。

第三，變形速度增大，熱效應的作用使油箱托架彎曲毛坯的溫度升高到熱脆區，也會導致塑性降低。

本發明基于油箱托架彎曲開裂原因的分析，結合變形條件和具體工藝進行試驗，來驗證分析的正確性，并且納入實際應用。

1.變形條件是油箱托架在成形過程中的重要影響因素：