一种汽车弯管的制备方法与流程

本发明涉及汽车零部件制备技术领域，具体涉及一种汽车弯管的制备方法。

背景技术：

汽车弯管(异型管件)是汽车的重要零部件，目前汽车弯管使用的合金材料一般是铁金属或铝合金。该材质的汽车弯管弯折性能不好，在弯折45-90度后容易断裂，且在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅很小的变形便容易发生开裂、破损等情况，强度、脆性都有待改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服以上现有技术问题的不足，提供一种汽车弯管的制备方法，该方法采用在不锈钢管件中注入低温合金材料，得到的汽车弯管不会起皱、不会减薄、不易开裂，能充分满足汽车部件高磨损、高冲击力的使用特性对材料的各方面需求。

本发明所采用的技术方案为：

一种汽车弯管的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)称取以下重量百分比的各组分：铋(Bi)10-30％、铅(Pb)40-50％、锡(Sn)20-25％、镉(Cd)10-15％，密封保存备用。制备组分还可以包括铜0-0.5％、铝0-0.5％。

(2)使用熔炼炉进行熔炼，开启熔炼炉，设置炉内温度为600-650℃。

(3)在熔炼炉内的坩埚中加入原料，并搅拌均匀，进行熔炼。原料的加入顺序为先倒入铅，再倒入其他组分。

(4)待熔炼炉内温度升至290-310℃时，向熔炼炉内通入氩气，使熔炼炉内气体为氩气气氛。

(5)待熔炼炉内温度达到350-370℃时开始计时，加热10-18min后，取出坩埚进行搅拌均匀(此时原料基本熔化)，放回，再加热10-16min后，再取出坩埚进行搅拌均匀(此时原料充分熔化)，放回，再保温20-25min，取出坩埚刮去表面杂质。

(6)将熔化状态的合金自然冷却，成固体合金。

(7)使用低温合金填充装置对固体合金进行在水浴中熔化和直型管件填充，直型管件由4系不锈钢或8系不锈钢材料制备而成，控制固体合金熔化时的水浴温度在90-100℃，控制低温合金填充直型管件时的水浴温度在30-35℃、并在该水浴温度下冷却，得到低温合金管件，取出。

(8)将低温合金管件放入弯管模具，通过油压机压制成汽车弯管。

本发明所选取的各金属基本特性如下所示：

铋不与氧气或水反应，在空气中稳定，加热到熔点以上时能燃烧。

铅在加热下，能很快与氧、硫、卤素化合。

锡于常温下，在空气中不受氧化，强热，则变为二氧化锡。

各原料熔点不高，故熔炼温度选择以上方案。又因为铋、铅、锡在加热条件下不稳定，所以要添加氩气保护。整个反应过程都在氩气保护下进行的，为防止合金在高温测量过程中氧化。

本发明低温合金填充装置包括低温合金熔池、水浴槽、转位工作台、压力机、控制系统，所述转位工作台设置于水浴槽内、且转位工作台台面上沿周向设置有多个用于放置直型管件的工位，所述低温合金熔池的底部设置有出料管道、且该出料管道的出料口位于待灌装工位的正上方，所述出料管道上设置有与控制系统电连接且用于控制液体合金流量的控制开关，所述压力机用于给液体合金填充直型管件提供动力。

所述低温合金熔池的上部设置有用于放置待熔固体合金的下料架。

所述水浴槽内设置有温度传感器、进水管和排水管，所述温度传感器与控制系统电连接。

所述转位工作台由电机驱动转动。

所述转位工作台上设置有至少六个工位。

使用该低温合金填充装置进行合金熔化和填充的工艺过程如下：首先将固体合金置于低温合金熔池的水浴中，控制低温合金熔池的水浴温度在90-100℃，使固体合金熔化变成液体，沉于低温合金熔池底部，得液体合金；管件填充时，取直型管件置于转位工作台的工位，并设置水浴槽内的水浴温度在30-35℃，转位工作台与管件均位于水浴中，控制液体合金流量在合适范围，将液体合金注入直型管件内部中空，并在该水浴中冷却，得到低温合金管件后取出。

在填充低温和金的过程中温度控制十分重要，若温度控制的不好，填充的低温合金太软则会导致支撑效果不好、弯管容易起皱；若低温合金太硬则会导致薄壁管件太脆，弯管成型时容易压裂，均会产生大量废品。且低温合金填充后的冷却方式也十分重要，冷却不好，则会造成低温合金凝固收缩大，管材与低温合金易分离，填充不紧实，弯曲变形大，废品率同样较高。本发明采用低温合金填充装置在水浴中熔化和冷却填充低温合金，温度控制更为温和、均匀、精准，从而能够精确控制整个低温合金填充过程，熔化、填充、冷却方式更为温和、合理，能有效保证合金填充及低温合金管件综合性能的高品质和高稳定性。

本发明弯管模具包括相互匹配的上模和下模，其中上模和下模的型腔均为预压制汽车弯管模型的一半，所述上模和下模型腔受力部位的两侧侧壁(从型腔受力底部到侧壁顶端)高度均高于直型管件半径(外部)8-10mm，该上模和下模的型腔受力部位表征到成型弯管上即成型汽车弯管弯曲部位的外侧。采用该特殊的模具进行油压成型，可以将低温合金管件弯曲成任意角度大于90度的弯管件，得到的汽车弯管在弯曲处不会减薄，不易起皱，可以保证弯管管件在加工过程中变形很小，从而有效避免发生开裂、破损等情况。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和有益效果：本发明采用低温合金作为管件内部填充物后进行弯管成型，通过合金材料组分和配比的合理选取以及合金熔炼、合金注入等工艺过程的改进，得到的合金材料弯曲抗拉强度大，延伸率高，常温下具高强韧性，能显著提高4/8系材料的弯曲性能，可有效起到防止弯管过程中弯裂、压瘪、起皱等问题，合金材料与外管件之间填充紧实，结合良好，弯曲变形量大，得到的汽车弯管不会起皱，不会减薄，不易开裂，能充分满足汽车部件高磨损、高冲击力的使用特性对材料的各方面需求，特别是抗易裂的特殊需求，且同比现有弯管成型工艺更为省料，使用寿命更长，适用于汽车行业推广使用。

附图说明

图1所示的是本发明低温合金填充装置的结构示意图；

图2所示的是本发明低温合金填充装置的转位工作台的俯视图；

图3所示的是本发明弯管模具的示意图；

图4所示的是本发明弯管模具的下模(含汽车弯管)的示意图；

图5所示的是本发明弯管模具的下模(含汽车弯管)的侧视图。

其中：1、低温合金熔池；2、水浴槽；3、转位工作台；3.1、工位；4、控制系统；5、 出料管道；6、控制开关；7、下料架；8、进水管；9、排水管；10、电机；11、上模；12、下模；13、型腔受力部位；14、侧壁。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步具体描述。应该指出，以下具体说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有说明，本发明使用的所有科学和技术术语具有与本发明所属技术领域人员通常理解的相同含义。

实施例1：

1、原材料的选择

原材料选用高纯铅、镉、铋、锡金属，材料成分执行标准如下所示。

铋成分执行标准：GB/T915-2001

锡成分执行标准：GT/T728-1998

铅成分执行标准：GB/T469-2005

镉成分执行标准：YS/T72-2005

2、本实施例汽车弯管制备方法如下：

(1)快速称取以下重量百分比的各组分：铋(Bi)26％、铅(Pb)40％、锡(Sn)21％、镉(Cd)13％，操作过程中应尽量减少空气与原材料接触时间，避免氧化，原料用密封罐储存，备用。

(2)开启熔炼炉，设置炉内温度为620℃。

(3)在熔炼炉内的坩埚中先倒入铅，再倒入其他组分，搅拌均匀，进行熔炼。

(4)待熔炼炉温度升至300℃左右时，向熔炼炉内通入氩气，使熔炼炉内气体为氩气。

(5)待熔炼炉温度达到360℃时开始计时，加热16min后，取出坩埚进行搅拌3-5min(此时原料基本熔化)，放回，再加热14min后，再取出坩埚进行搅拌3-5min(此时原料充分熔化)，放回，再保温25min，取出坩埚刮去液体表面杂质。注意取出搅拌时最好也是在氩气气氛中；搅拌时要平稳，不要激起太大波浪，以防破坏氧化膜并将其卷入熔体内部，搅拌要彻底、不能有死角；熔炼过程中如果出现渣滓必须扒除，以免重新进入熔体带来杂质。

(6)将熔化状态的合金自然冷却，成固体合金。

(7)使用低温合金填充装置对固体合金进行在水浴中熔化和4系不锈钢直型管件填充，控制固体合金熔化时的水浴温度在95℃，控制低温合金填充直型管件时的水浴温度在33℃、并在该水浴温度下冷却1.5-2.5min，得到低温合金管件，取出。

(8)将低温合金管件放入特殊的弯管模具，通过油压机压制成汽车弯管。

实施例2：

原材料的选择同实施例1。

本实施例汽车弯管制备方法如下：

(1)快速称取以下重量百分比的各组分：铋(Bi)10％、铅(Pb)50％、锡(Sn)25％、镉(Cd)15％，或铋(Bi)10％、铅(Pb)50％、锡(Sn)24％、镉(Cd)15％、铜(Cu)0.5％、铝(Al)0.5％，操作过程中应尽量减少空气与原材料接触时间，避免氧化，原料用密封罐储存，备用。

(2)开启熔炼炉，设置炉内温度为600℃。

(3)在熔炼炉内的坩埚中先倒入铅，再倒入其他组分，搅拌均匀，进行熔炼。

(4)待熔炼炉温度升至300℃左右时，向熔炼炉内通入氩气，使熔炼炉内气体为氩气。

(5)待熔炼炉温度达到360℃时开始计时，加热18min后，取出坩埚进行搅拌3-5min(此时原料基本熔化)，放回，再加热16min后，再取出坩埚进行搅拌3-5min(此时原料充分熔化)，放回，再保温25min，取出坩埚刮去表面杂质。注意取出搅拌时最好也是在氩气气氛中；搅拌时要平稳，不要激起太大波浪，以防破坏氧化膜并将其卷入熔体内部，搅拌要彻底、不能有死角；熔炼过程中如果出现渣滓必须扒除，以免重新进入熔体带来杂质。

(6)将熔化状态的合金自然冷却，成固体合金。

(7)使用低温合金填充装置对固体合金进行在水浴中熔化和8系不锈钢直型管件填充，控制固体合金熔化时的水浴温度在98℃，控制低温合金填充直型管件时的水浴温 度在35℃、并在该水浴温度下冷却1.5-2.5min，得到低温合金管件，取出。

(8)将低温合金管件放入特殊的弯管模具，通过油压机压制成汽车弯管。

实施例3：

原材料的选择同实施例1。

本实施例汽车弯管制备方法如下：

(1)快速称取以下重量百分比的各组分：铋(Bi)20％、铅(Pb)45％、锡(Sn)24％、镉(Cd)11％，或铋(Bi)20％、铅(Pb)45％、锡(Sn)23％、镉(Cd)11％、铜(Cu)0.5％、铝(Al)0.5％，操作过程中应尽量减少空气与原材料接触时间，避免氧化，原料用密封罐储存，备用。

(2)开启熔炼炉，设置炉内温度为630℃。

(3)在熔炼炉内的坩埚中先倒入铅，再倒入其他组分，搅拌均匀，进行熔炼。

(4)待熔炼炉温度升至300℃左右时，向熔炼炉内通入氩气，使熔炼炉内气体为氩气。

(5)待熔炼炉温度达到360℃时开始计时，加热18min后，取出坩埚进行搅拌3-5min(此时原料基本熔化)，放回，再加热15min后，再取出坩埚进行搅拌3-5min(此时原料充分熔化)，放回，再保温25min，取出坩埚刮去液体表面杂质。注意取出搅拌时最好也是在氩气气氛中；搅拌时要平稳，不要激起太大波浪，以防破坏氧化膜并将其卷入熔体内部，搅拌要彻底、不能有死角；熔炼过程中如果出现渣滓必须扒除，以免重新进入熔体带来杂质。

(6)将熔化状态的合金自然冷却，成固体合金。

(7)使用低温合金填充装置对固体合金进行在水浴中熔化和4系不锈钢直型管件填充，控制固体合金熔化时的水浴温度在92℃，控制低温合金填充直型管件时的水浴温度在30℃、并在该水浴温度下冷却1.5-2.5min，得到低温合金管件，取出。

(8)将低温合金管件放入特殊的弯管模具，通过油压机压制成汽车弯管。

以上实施例所使用的低温合金填充装置如图1、2所示，包括低温合金熔池1、水浴槽2、转位工作台3、压力机、控制系统4，所述转位工作台3设置于水浴槽2内、且转位工作台3台面上沿周向设置有多个用于放置直型管件的工位3.1，所述低温合金熔池1的底部设置有出料管道5、且该出料管道5的出料口位于待灌装工位3.1的正上方，所述出料管道5上设置有与控制系统4电连接且用于控制低温合金流量的控制开关6，所述压力机用于给低温合金填充直型管件提供动力。所述低温合金熔池1的上部设置有用于放置待熔固体合金及方便下料的下料架7。所述水浴槽2内设置有温度传感器、进水 管8和排水管9，所述温度传感器与控制系统4电连接。所述转位工作台3由电机10驱动转动；所述转位工作台3上设置有至少六个工位3.1。该低温合金填充装置结构紧凑，自动化程度高，控温效果更好，可精确控制液体合金的灌注量和灌注速率，能够更好地控制弯管合金的填充过程。

以上实施例所使用的弯管模具如图3-5所示，包括相互匹配的上模11和下模12，其中上模11和下模12的型腔均为预压制汽车弯管模型的一半，即上模11和下模12的形状、尺寸相同，放置位置呈中心对称。所述上模11和下模12型腔受力部位13(型腔内凸出处)的两侧侧壁14(从型腔受力底部到侧壁14顶端)高度均高于直型管件半径(外半径)8-10mm，这使得低温合金管件在弯曲过程中其弯曲处不会减薄。

检测以上实施例得到的合金材料即固体合金的熔点，结果为在88-92度区间内，一般在90度左右。对以上实施例得到的合金材料进行相关性能检测，结果显示，本发明能够显著增强4系材料和8系材料的弯曲抗拉强度，显著提高4系材料、8系材料的延伸率，延伸系数为3系材料的1.3倍以上，对4系材料、8系材料不锈钢汽车弯管的良好综合性能起重要保障作用。

本发明实施例涉及到的材料、试剂和实验设备，如无特别说明，均为符汽车弯管制备的市售产品。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。