[发明专利]一种多元材料一次开合模混合成形方法、工艺和零部件

说明书

一种多元材料一次开合模混合成形方法、工艺，其中多元材料包括超高强度钢管或铝合金管、铝/镁等金属材料、纤维增强树脂等非金属材料，在一次开合模中实现超高强度钢管或者铝合金管瞬时加热、气体胀形贴模、淬火强化、注塑和铸铝/镁，大大简化了零件制造过程、减少了后续的焊接等工序、实现管梁结构件轻量化，且适用于异形截面超高强管梁结构一体化制造，本发明还涉及使用上述方法生产的多元材料零部件。

技术领域

本发明属于车管梁类部件生产方法，具体为一种多元材料一种多元材料一次开合模混合成形方法、工艺和零部件。

背景技术

管梁结构件的设计与加工工艺决定整车的安全性、可靠耐久及NVH等评价指标，传统的一体化压铸成型和冲压焊接工艺制造的钢管梁结构，其对整车性能、轻量化提升有一定的局限性。

一体化压铸成型工艺在汽车行业广泛推广应用，但限于适用于铸造的铝合金、镁合金等强度密度不足(屈服强度300MPa左右)的材料，并不适合上车体细长管梁结构件零件和分总成的制造，比如车身A柱、B柱等分总成部件。一体化压铸整车侧围等大部件，会导致设备锁模力巨大、零件变形量大、细长的A柱管梁等零件局部强度不足，制造工艺复杂、成本高昂。

传统管梁和连接件的注射一体成形工艺仅限于成品管梁和水胀成形后注塑，没有对主承载的管件坯料进行加热、气胀贴模淬火等处理，难以达到理想的异形管梁形状和强度性能，另外没有结合同步的铸铝/镁等工序，而是再加新的工序来完成连接。

现有的管材充液水胀成形，是在冷态下密封住金属管件两端，向管腔内注入高压液体，迫使原始管料贴合模具的过程，通常用到充液成形机，冷态充液，屈服强度低的材料。屈服强度高的超高强钛合金由于无法适用与冷态加工且对设备合模力要求高，而不适用于水胀成形。

混合成形针对冷态下成形的零件，如部分需塑料卡件装配在金属结构件上的零件(如汽车的仪表盘支架)，现有的混合成形会将管材充液成形与注塑成形相结合，在一道工序内成形出整体结构，但是改方法温度控制简单，且成型温度仅200度左右，不能进行淬火工艺。

综上，现有的热气胀成形、注塑成形、压铸成形、管材充液成形均为单一工序，无法成形复合结构的零件；混合成形针对冷态下成形的零件，不适用于强度大的材料。

为了保证车体结构的刚度、强度和轻量化要求，本发明提出一种多元材料一次开合模混合成形方法、工艺和零部件，其中多元材料包括超高强度钢管或铝合金管、铝/镁等金属材料、纤维增强树脂等非金属材料，在一次开合模中实现超高强度钢管(或者铝合金管等)瞬时加热、气体胀形贴模、淬火强化、注塑(纤维增强树脂等非金属)和铸铝/镁(金属)，大大简化了车身制造过程、减少了后续的焊接等工序、实现管梁结构件轻量化，且适用于异形截面超高强管梁结构一体化制造。

发明内容

本发明涉及一种多元材料一次开合模混合成形方法，具体包括如下步骤：

金属管坯放入模具型腔内；

模具合模，并密封所述金属管坯两端；

将所述金属管坯加热至第一指定温度；

金属管坯胀形步骤，包括向一侧金属管坯端口内注入第一压力高压胀形介质，使金属管坯的管壁贴模；

金属管坯胀形步骤还包括：向所述模具型腔内和所述金属管坯外的空间内注入第一压力胀形介质，用于控制金属管坯局部位置的变形量；

第一材料注射：第一压力胀形介质泄压回收；调节所述模具型腔温度至第二指定温度，向位于所述模具型腔内壁与所述金属管坯外壁之间形成的第一材料空间注入液态或半固态的第一材料，实现第一材料一体成型接合在胀形后的金属管坯上，所述第一材料不同于所述金属管的金属材料。

模具内快速淬火后脱模。