一种热气胀成形管件的制造方法及制造系统与流程

本发明涉及高强钢管制造，特别是涉及一种热气胀成形管件的制造方法及制造系统。

背景技术：

1、热气胀成形是一种将金属管材加热至奥氏体化温度后，利用高压气体使管材在模具内发生塑性胀形，并在模内进行淬火冷却，以获得高强度空心结构件的成形工艺。由于能够兼顾零件轻量化、高尺寸精度及优异的力学性能，热气胀成形技术广泛应用于汽车a柱、b柱、门槛梁、防撞梁等安全结构件的制造。

2、目前，热气胀成形所采用的高强钢管通常由高强钢板卷制后焊接制成。为了提高钢板在加热过程中的抗氧化性能及成品的耐腐蚀性能，高强钢板表面通常设有al-si镀层、锌镀层或锌基合金镀层。然而，镀层在焊接过程中容易熔化、蒸发或进入焊缝熔池，从而造成焊缝气孔、夹杂及液态金属脆化等缺陷，影响焊缝质量。

3、此外，高强钢在激光焊接过程中，由于焊缝及热影响区冷却速度较快，容易形成高硬度组织，并产生较大的残余应力，增加焊缝冷裂纹及后续热气胀成形过程中焊缝开裂的风险。虽然部分现有技术采用焊后热处理改善焊缝性能，但焊缝组织与母材组织仍存在较大差异，难以实现焊缝性能与母材性能的有效匹配。进一步地，在热气胀成形后的淬火冷却过程中，焊缝区域仍容易形成硬度较高、韧性不足的组织状态，导致焊缝区域与母材区域之间的强韧性匹配性较差，从而影响热气胀成形管件的整体力学性能及使用可靠性。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是要提供一种热气胀成形管件的制造方法，解决现有技术中热气胀成形管件在制造过程中，焊缝质量不稳定、焊缝开裂风险较高的技术问题。

2、本发明的另一个目的是要提供一种应用上述热气胀成形管件的制造方法的制造系统。

3、特别地，本发明提供了一种热气胀成形管件的制造方法，包括如下步骤：

4、提供表面形成有金属镀层的高强钢板，所述高强钢板具有待焊区域和待去镀区域，所述待去镀区域位于所述待焊区域的两侧；

5、将所述高强钢板送入激光去镀装置，并利用激光去镀装置去除所述待去镀区域；

6、将去镀后的所述高强钢板的所述待焊区域预热至200℃-350℃；

7、利用激光焊接装置对所述高强钢板的所述待焊区域进行焊接，形成焊缝区域，并对所述焊缝区域进行回火处理，从而得到焊管；

8、利用加热装置将所述焊管加热至850°c-930°c并保温，使得所述焊缝区域和所述焊管的母材区域均处于奥氏体化状态；

9、将奥氏体化后的所述焊管送入热气胀成型模具内，并向所述焊管内充入高压气体，使所述焊管发生胀形并贴合所述热气胀成型模具，并对成型后的所述焊管进行淬火处理；

10、将所述焊管送入冷却装置，并对所述焊缝区域和所述焊管的母材区域分别进行冷却，使所述焊缝区域的冷却速率低于所述母材区域的冷却速率，最终得到热气胀成形管件。

11、可选地，将所述高强钢板送入激光去镀装置，并利用激光去镀装置去除所述待去镀区域的步骤中，

12、利用视觉定位模块对所述待焊区域进行检测；

13、在检测到所述待焊区域发生偏移时，控制所述激光去镀装置调整激光扫描路径，以使激光沿所述待焊区域两侧的所述待去镀区域进行扫描。

14、可选地，将所述高强钢板送入激光去镀装置，并利用激光去镀装置去除所述待去镀区域的步骤中，

15、利用光学检测模块检测所述待去镀区域的去镀状态；

16、当检测到所述待去镀区域的局部去镀不足时，控制所述激光去镀装置提高激光脉冲能量和/或增加补扫次数；当检测到所述待去镀区域过烧时，控制所述激光去镀装置降低激光功率和/或提高激光扫描速度。

17、可选地，利用激光焊接装置对所述高强钢板的所述待焊区域进行焊接，形成焊缝区域，并对所述焊缝区域进行回火处理，从而得到焊管的步骤中，回火温度范围为600℃-700℃，且回火区域覆盖所述焊缝区域和热影响区域，所述热影响区域位于所述焊缝区域的两侧。

18、可选地，利用激光焊接装置对所述高强钢板的所述待焊区域进行焊接，形成焊缝区域，并对所述焊缝区域进行回火处理，从而得到焊管的步骤，之后还包括如下步骤：

19、对所述焊缝区域的连续性、焊缝温度曲线和表面缺陷进行在线检测；

20、当所述焊缝区域出现未熔合、未焊透、连续气孔或回火温度偏离设定范围时，判定所述焊管不合格并进入返修工序。

21、可选地，利用加热装置将所述焊管加热至850°c-930°c并保温，使得所述焊缝区域和所述焊管的母材区域均处于奥氏体化状态的步骤中，对所述焊缝区域和所述母材区域的温度进行监测，并使所述焊缝区域与所述母材区域之间的温差不大于设定阈值，所述设定阈值范围为15℃-30℃。

22、可选地，将所述焊管送入冷却装置，并对所述焊缝区域和所述焊管的母材区域分别进行冷却，使所述焊缝区域的冷却速率低于所述母材区域的冷却速率的步骤中，所述焊缝区域的冷却速率为所述母材区域的冷却速率的75%-85%。

23、可选地，所述冷却装置中设有低导热涂层或热阻调节层，所述低导热涂层或所述热阻调节层覆盖所述焊缝区域。

24、特别地，本发明还提供了一种热气胀成形管件的制造系统，应用上述的制造方法。

25、本发明提供的上述制造方法，将焊前去镀、焊前预热、激光焊接、焊后回火、奥氏体化加热、热气胀成形及差异化冷却进行协同控制，其中，通过在焊接前对待焊区域两侧进行去镀处理，减少金属镀层进入焊缝区域，提高焊缝质量。通过对待焊区域进行预热并在焊接后进行回火处理，改善焊缝区域的组织状态，降低焊接残余应力，减小焊缝区域与母材区域之间的硬度梯度，提高焊缝区域的韧性及焊接接头的综合力学性能。通过将焊缝区域和母材区域加热至奥氏体化状态后进行热气胀成形，并对焊缝区域和母材区域采用不同的冷却速率进行冷却，使焊缝区域与母材区域获得更加协调的组织及力学性能，提高焊缝区域与母材区域的性能匹配性，降低焊缝区域发生开裂的可能性，提高热气胀成形管件的成形质量及综合力学性能。

26、进一步地，在激光去镀过程中，视觉定位模块实时检测待焊区域位置，当检测到待焊区域发生偏移时，控制激光去镀装置调整自动调整激光扫描路径。光学检测模块对待去镀区域进行在线检测，当检测到局部去镀不足时，提高对应区域的脉冲能量或增加补扫次数。当检测到钢基体出现过烧时，则降低激光功率或提高扫描速度，以保证去镀质量及钢基体完整性。通过上述激光去镀处理，可在焊接前将镀层限制于焊缝熔合区之外，减少焊接过程中镀层对焊缝形成的不利影响，并保证去镀区域在后续焊接后被焊缝及热影响区覆盖，从而在改善焊缝质量的同时，不显著降低管材其他区域的镀层防护性能。该实施例优选采用闭环控制方式进行去镀，能够实时修正激光扫描路径，并根据去镀状态调整激光去镀参数，避免由于待焊区域偏移导致去镀位置偏差，同时避免去镀不足或基体过烧，提高待去镀区域的一致性，为后续焊接提供稳定的焊接边界。

27、根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。