本發(fā)明涉及汽車配件領(lǐng)域，特別涉及一種汽車三通排氣尾管的制造方法。

背景技術(shù)：

排氣尾管是汽車排氣系統(tǒng)中最后端的部件，通過(guò)它將汽車內(nèi)產(chǎn)生的廢氣直接排放到空氣中。一般廢氣的溫度高達(dá)600~700℃，因此排氣尾管需要較好的耐熱性。

現(xiàn)有的三通排氣尾管制造方法有兩種，第一種為：將鑄造成型的兩塊板材在沖壓模具上進(jìn)行沖壓形成沖壓半殼，再將兩個(gè)沖壓半殼通過(guò)焊接方式合并成一個(gè)排氣尾管；第二種為：將鑄造成型的一塊板材利用滾壓機(jī)滾壓成管狀，再通過(guò)點(diǎn)焊方式制成排氣管。

上述的第一種制造方法所制成的排氣尾管例如在公告號(hào)為CN202402862U的實(shí)用新型專利就公開(kāi)了一種“汽車排氣管三通”，由上、下對(duì)稱的兩塊沖壓半殼和法蘭盤焊接而成。第二種制造方法在公布號(hào)為CN105603288A的發(fā)明專利中有公開(kāi)。但上述兩種制造方法必須通過(guò)焊接才能最終成型，成型后的排氣尾管均會(huì)留下焊縫，而且如果通過(guò)人為焊接時(shí)，由于焊接上的水平差異以及精度問(wèn)題導(dǎo)致不能很好的將兩個(gè)沖壓半殼天衣無(wú)縫的合并在一起，往往會(huì)存在焊縫的均勻度不同，各部分所能承受的溫度也不均勻影響使用壽命，甚至局小部部分沒(méi)有焊接到導(dǎo)致兩個(gè)沖壓半殼存在細(xì)微的間隙，高溫的廢氣容易從間隙中溢出導(dǎo)致車的底盤受熱變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種一體成型的汽車三通排氣尾管，內(nèi)部受熱均勻，使用壽命高。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種汽車三通排氣尾管，包括一體成型的一個(gè)進(jìn)氣管以及與進(jìn)氣管連通的兩個(gè)出氣管，所述進(jìn)氣管與出氣管的連接處設(shè)置有過(guò)渡圓弧段，其中兩個(gè)出氣管的連接處設(shè)置有內(nèi)弧段，且在內(nèi)弧段上設(shè)置有連接兩出氣管外壁的加強(qiáng)板，其中加強(qiáng)板由兩個(gè)精密貼合的加強(qiáng)片構(gòu)成，所述加強(qiáng)板處于出氣管中層平面上。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，整個(gè)汽車三通排氣尾管一體成型取代現(xiàn)有技術(shù)以焊接的方式，避免了焊縫的出現(xiàn)，提高了尾管內(nèi)部的氣密性；進(jìn)氣管與兩出氣管的連接處通過(guò)過(guò)渡圓弧段連接以及兩出氣管連接處設(shè)置的內(nèi)弧段，減少了連接處的應(yīng)力集中提高了使用壽命，并且利用在內(nèi)弧段設(shè)置加強(qiáng)板提高強(qiáng)度，減少在排廢氣時(shí)氣流對(duì)尾管的振動(dòng)，提高固定后的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種汽車三通排氣尾管的制造方法，一體成型出排氣尾管，提高內(nèi)部的氣密性以及使用壽命高。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種汽車三通排氣尾管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）選取空心柱形的金屬管，量取設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度并切割下料；

2）選取切割下料后的其中一根金屬管將其兩頭進(jìn)行縮口處理；

3）將縮口后的縮口管進(jìn)行退火處理，退火溫度在950～1150℃之間，完成退火后迅速放入到水池中進(jìn)行速冷，撈上來(lái)后自然冷卻5~10min；

4）冷卻完成后的縮口管進(jìn)行液壓脹形，將縮口管放入到設(shè)計(jì)好的三通排氣尾管的脹形模具中并完成合模過(guò)程，分別從兩縮口端伸入沖頭，沖頭與縮口管的縮口內(nèi)壁通過(guò)高壓密封圈進(jìn)行密封，從沖頭處噴出高壓油進(jìn)入到縮口管內(nèi)開(kāi)始脹形，此脹形過(guò)程中的壓強(qiáng)為20~25Mpa之間，脹形持續(xù)時(shí)間為2~4min，到時(shí)間后開(kāi)模取下所形成的脹形管；

5）將脹形管從中間位置切割開(kāi)變成兩個(gè)對(duì)稱的三通排氣尾管；

6）將該三通排氣尾管投放入酸性池中進(jìn)行酸洗；

7）完成酸洗后的三通排氣尾管進(jìn)行拋光處理；

8）包裝。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，以整根金屬管作為直接原料首先兩頭進(jìn)行縮口，縮口端作為進(jìn)氣管，在進(jìn)行退火后改善了由于縮口處理對(duì)金屬管內(nèi)部組織缺陷并且消除了殘余應(yīng)力，其次軟化了金屬管，使得在脹形時(shí)縮口管更容易脹開(kāi)，而在脹形過(guò)程中壓強(qiáng)的設(shè)定以及脹形時(shí)間工藝參數(shù)能避免縮口管的破裂，完成脹形后從脹形管的中部切割開(kāi)就形成了兩個(gè)對(duì)稱的三通排氣尾管粗品，經(jīng)過(guò)酸洗后將粗品表面的氧化物分解洗去，最后表面拋光，整個(gè)制造過(guò)程中金屬管的外表面不存在有任何的焊縫，并且在通過(guò)酸洗處理過(guò)后提高金屬管表面的光滑度，而且一次加工成型兩個(gè)排氣尾管，提高了生產(chǎn)效率。

作為優(yōu)選地，步驟2）中金屬管依次通過(guò)三次縮口處理，縮口的形式為斜口式；通過(guò)公式（1）確定金屬管每次的縮口變形程度；

極限縮口系數(shù)m_s=d/D， （1）

其中,d是縮口后的直徑，D是縮口前的直徑；三次縮口的極限縮口系數(shù)m_s依次為0.75、0.86、0.93。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，利用三次縮口逐漸縮小口徑直到得到所設(shè)計(jì)的口徑大小，能避免一次性縮口程度較大而產(chǎn)生的切向失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，并且三次縮口中的極限縮口系數(shù)逐步增大進(jìn)一步的避免變形區(qū)管壁的失穩(wěn)現(xiàn)象。

作為優(yōu)選地，步驟2）中的縮口凹模錐角在25°~30°之間。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，縮口凹模錐角的設(shè)置配合極限縮口系數(shù)可以降低縮口力，對(duì)縮口成型有利，進(jìn)一步的避免了由于縮口力大于管壁失穩(wěn)臨界壓力時(shí)發(fā)生失穩(wěn)起皺的現(xiàn)象。

作為優(yōu)選地，步驟4）中縮口管依次通過(guò)三次液壓脹形處理，利用三副型腔寬度依次增加的脹形模具，每副脹形模具對(duì)應(yīng)一次脹形過(guò)程，第一次脹形過(guò)程中的壓強(qiáng)為20~21Mpa之間，脹形持續(xù)時(shí)間為2~2.5min；第二次脹形過(guò)程中的壓強(qiáng)為21~23Mpa之間,脹形持續(xù)時(shí)間為2~3min；第三次脹形過(guò)程中的壓強(qiáng)為24~25Mpa之間，脹形持續(xù)時(shí)間為3~4min。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，縮口后的縮口管依次通過(guò)三次脹形過(guò)程而最終成型，每次脹形的壓強(qiáng)逐漸增大有效防止了脹形過(guò)程中縮口管的破裂，使得脹形完成后的縮口管表面更為光滑不起皺，提高脹形質(zhì)量。

作為優(yōu)選地，在第二次脹形過(guò)程中，前1min內(nèi)保持第一脹形管內(nèi)的壓強(qiáng)在20~20.5Mpa之間，后1~2min之間對(duì)第一脹形管內(nèi)進(jìn)行加壓，保持第一脹形管內(nèi)的壓強(qiáng)為21Mpa；在第三脹形過(guò)程中，前2min內(nèi)保持第二脹形管內(nèi)的壓強(qiáng)在24~24.5Mpa之間，后1~2min之間保持第二脹形管內(nèi)的壓強(qiáng)為25Mpa。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在第二次與第三次脹形過(guò)程中均采用二次加壓脹形方式，使得脹形管在脹形模具中首先在相對(duì)低壓的環(huán)境中緩慢脹開(kāi)，待脹形管的管壁具有一定的繞性后，增大壓強(qiáng)加速脹形變形程度，提高脹形效率并且能保證具有良好的脹形質(zhì)量。

作為優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)步驟2）縮口后的縮口管其未縮口處作為管坯，該管坯的長(zhǎng)度不超過(guò)二倍的直徑，并且管坯的直徑與管厚比在21~44之間不包括兩端點(diǎn)。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，縮口管的管坯尺寸設(shè)計(jì)能減少在脹形初始階段由于軸向力的過(guò)大導(dǎo)致發(fā)生屈曲失效現(xiàn)象。

作為優(yōu)選地，在步驟5）與步驟6）之間還包括一步焊接過(guò)程，切割開(kāi)后的三通排氣尾管在其切割面上通過(guò)焊接加固兩加強(qiáng)片的貼合度。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，兩加強(qiáng)板在脹形模具的合模力下初步貼合，切開(kāi)后進(jìn)一步通過(guò)焊接將上下兩緊密貼合后的加強(qiáng)板加固，提高相鄰兩出氣管的連接強(qiáng)度以及單個(gè)出氣管內(nèi)部的氣密性。

作為優(yōu)選地，步驟3）中的退火采用真空退火，步驟5）中的切割過(guò)程采用線切割。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，真空退火減少了金屬管與氧氣的接觸，可以得到光亮的表面并提高了金屬管的塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度，而采用線切割大大縮短加工時(shí)間，并且切割面較為光滑，兩者相結(jié)合首先減少后續(xù)拋光的時(shí)間，縮短了生產(chǎn)的時(shí)間。

作為優(yōu)選地，步驟7）中在完成酸洗后首先對(duì)排氣尾管進(jìn)行振動(dòng)拋光處理，再進(jìn)行精拋光處理。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，振動(dòng)拋光在振動(dòng)研磨拋光機(jī)中進(jìn)行，能實(shí)現(xiàn)大批量的拋光處理，首先提高了生產(chǎn)效率，其次振動(dòng)拋光作為一個(gè)粗拋光，首先能將金屬管表面經(jīng)過(guò)酸洗后的氧化物以及酸液振動(dòng)下，再后續(xù)精拋光時(shí)能縮短時(shí)間，減少生產(chǎn)周期。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、金屬管在通過(guò)極限縮口系數(shù)依次增大的三次縮口成型出指定設(shè)計(jì)的進(jìn)氣管管徑，并且縮口凹槽錐角的參數(shù)設(shè)計(jì)減少縮口力，避免了變形區(qū)的失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)采用三次液壓脹形處理，并且在第二次與第三脹形過(guò)程通過(guò)二次加壓以及縮口后中間管坯的尺寸設(shè)計(jì)，提高了脹形的質(zhì)量，避免了縮口管的破裂以及屈曲，總體上使得所成型的產(chǎn)品在質(zhì)量上以及成品率更好更高；

2、采用真空退火使得金屬管表面較為光亮，配合作為粗拋光的振動(dòng)拋光處理以及后續(xù)的精拋光處理，總體成型后的成品表面較為光滑。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例一中汽車排氣尾管的軸測(cè)圖；

圖2為實(shí)施例二中金屬管的軸測(cè)圖；

圖3為實(shí)施例二中金屬管經(jīng)過(guò)三次縮口后的軸測(cè)圖；

圖4為實(shí)施例二中金屬管經(jīng)過(guò)三次縮口后的正視圖；

圖5為實(shí)施例二中第一副脹形模具上模的俯視圖；

圖6為實(shí)施例二中縮口管第一次脹形時(shí)在脹形模具內(nèi)的安裝示意圖；

圖7為實(shí)施例二中脹形管第二次脹形時(shí)在脹形模具內(nèi)的安裝示意圖；

圖8為實(shí)施例二中脹形管經(jīng)過(guò)三次脹形后的對(duì)比軸測(cè)圖；

圖9為實(shí)施例二中脹形管切割位置的示意圖。

圖中：1、進(jìn)氣管；11、過(guò)渡圓弧段；12、內(nèi)弧段；2、出氣管；3、加強(qiáng)板；31、加強(qiáng)片；4、金屬管；4a、第一縮口管；4b、第二縮口管；4c、第三縮口管；5a、上模；5b、下模；51、凸塊；52、型腔；53、沖頭；54、高壓密封圈；6、錐形面；6a、第一脹形管；6b、第二脹形管；6c、第三脹形管；7、凹槽；8、縮口段；9、管坯。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一

參見(jiàn)圖1，一種汽車排氣尾管，包括一體成型的進(jìn)氣管1以及與進(jìn)氣管1連通的兩根出氣管2，三者構(gòu)成一個(gè)三通的排氣尾管。進(jìn)氣管1與兩出氣管2的連接處設(shè)置有過(guò)渡圓弧段11，兩出氣管2的管壁內(nèi)側(cè)連接處設(shè)置有內(nèi)弧段12，在內(nèi)弧段12上設(shè)置有連接兩出氣管2的加強(qiáng)板3，加強(qiáng)板3包括兩塊互相精密貼合的加強(qiáng)片31，其中加強(qiáng)板3剛好處于整個(gè)排氣尾管的中層平面P上。

實(shí)施例二

一種汽車三通排氣尾管的制造方法，包括以下步驟：

1）、下料

參見(jiàn)圖2，選取空心柱形的金屬管4，金屬管4的材料為不銹鋼304，量取設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度并切割下料。

2）縮口

參見(jiàn)圖3與圖4，通過(guò)液壓機(jī)對(duì)金屬管4的兩端口依次進(jìn)行三次縮口處理，縮口的形式為斜口式，根據(jù)公式（1）確定金屬管每次的縮口變形程度；

極限縮口系數(shù)m_s=d/D， （1）

其中,d是縮口后的直徑，D是縮口前的直徑；

第一次縮口的極限縮口系數(shù)m_s=d₁/D=0.75，縮口凹模錐角a₁=30°，在第一次縮口后形成第一縮口管4a，其兩端作為縮口段8，兩縮口段8之間形成管坯9，由于縮口凹模錐度的設(shè)置在縮口段8與管坯9之間對(duì)應(yīng)形成30°的錐形面6。

第二次縮口的極限縮口系數(shù)m_s=d₁/d₂=0.86，縮口凹模錐角a₁=28°，在第二次縮口后形成第二縮口管4b，錐形面6的錐度減少對(duì)應(yīng)的縮口段8長(zhǎng)度增大，但管坯9的長(zhǎng)度不變。

第三次縮口的極限縮口系數(shù)m_s=d₂/d₃=0.93，縮口凹模錐角a₁=25°，在第三次縮口后形成第三縮口管4c, 在經(jīng)過(guò)第三縮口后縮口段8的長(zhǎng)度增長(zhǎng)至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

3）退火

采用真空退火，退火溫度在1000～1100℃之間，完成退火后迅速放入到水池中進(jìn)行速冷，撈上來(lái)后自然冷卻5min。

4）脹形

參見(jiàn)圖5與圖6，采用大型液壓機(jī)，對(duì)第三縮口管4c依次進(jìn)行三次液壓脹形并對(duì)應(yīng)采用三副脹形模具。第一次液壓脹形所采用的脹形模具包括上模5a與下模5b，上、下模5a、5b內(nèi)開(kāi)設(shè)有對(duì)稱的型腔52，其中型腔52的寬度C逐步增大，第一次液壓脹形所采用的脹形模具型腔52寬度C最小。

上、下模5a、5b均在其中部設(shè)置有相對(duì)的凸塊51，其中第一副脹形模具的凸塊51高度最小，表面積最大；第二副脹形模具的凸塊51高度增大，表面積減??；第三副脹形模具的凸塊51高度最大，表面積最小。在脹形時(shí)，首先通過(guò)兩個(gè)沖頭53插入至縮口段8內(nèi)，在沖頭53的外壁上嵌設(shè)有多個(gè)高壓密封圈54與縮口段8的內(nèi)壁相抵接密封。通過(guò)一定合模壓力將第三縮口管4c壓緊，高壓油從沖頭53內(nèi)噴出開(kāi)始脹形。

第一次脹形過(guò)程中保持第三縮口管4c內(nèi)部壓強(qiáng)為20Mpa，脹形持續(xù)時(shí)間為2min，第一次脹形完后開(kāi)模取出形成第一脹形管6a，并更換脹形模具。

參見(jiàn)圖7，完成第一脹形后的第一脹形管6a在其中部形成一定深度的凹槽7，將第一脹形管6a放置到第二副脹形模具中，同樣的合模插入沖頭開(kāi)始第二次脹形，第二次脹形保持內(nèi)部壓強(qiáng)為21~23 Mpa，脹形持續(xù)時(shí)間為3min，脹形完成取出形成的第二脹形管6b，并更換脹形模具。按照上述操作進(jìn)行第三次脹形，第三次脹形保持內(nèi)部壓強(qiáng)為24~25 Mpa，脹形持續(xù)時(shí)間為4min。

參見(jiàn)圖8為完成三次脹形后的狀態(tài)圖，第一脹形管6a其中部的凹槽7深度較淺，并且凹槽7的面積較大；在第二次脹形后，第二脹形管6b中部的凹槽7深度增大面積減小，表面更為豐滿；在最后完成第三次脹形后，第三脹形管6c中不多凹槽7深度更大，使得上下面互相貼合就如圖1所示形成的加強(qiáng)板12，且面積最小。

另外在第二次脹形過(guò)程中，前1min內(nèi)保持第一脹形管6a內(nèi)的壓強(qiáng)為20~20.5 Mpa，后2min對(duì)第一脹形管6a內(nèi)進(jìn)行二次加壓，并保持第一脹形管6a內(nèi)的壓強(qiáng)為21 Mpa；在第三次脹形過(guò)程中，前2min內(nèi)保持第二脹形管6b內(nèi)的壓強(qiáng)為24 Mpa，后2min對(duì)第二脹形管6b內(nèi)進(jìn)行二次加壓，并保持第二脹形管6b內(nèi)的壓強(qiáng)為25 Mpa。

參見(jiàn)圖6，所要脹形的管坯9的長(zhǎng)度L不超過(guò)直徑A的二倍，且管坯9直徑A與管厚H比為25，能減少脹形初始階段由于軸向力的過(guò)大導(dǎo)致發(fā)生屈曲失效現(xiàn)象。

5）切割

參見(jiàn)圖9，采用線切割方式，從中心面D將脹形管6c切割成對(duì)稱的兩半。

6）焊接加固

在切割面對(duì)兩加強(qiáng)片31的間隙處進(jìn)行焊接加固處理。

7）酸洗

將焊接完成后的組品投入到酸性池內(nèi)進(jìn)行酸洗，酸洗浸泡時(shí)間為10~15s之間。

8）粗拋光

將完成酸洗后的產(chǎn)品放入到振動(dòng)研磨拋光機(jī)中進(jìn)行拋光處理。

9）精拋光

通過(guò)磨砂輪人為的將產(chǎn)品進(jìn)行打磨拋光處理。

10）包裝

人為將成品進(jìn)行打包封箱處理。

實(shí)施例三

與實(shí)施例二的區(qū)別在于，步驟2）中管坯9直徑A與管厚H比為40，步驟4）中，在第二脹形過(guò)程中脹形持續(xù)時(shí)間為2min，前1min內(nèi)保持第一脹形管6a內(nèi)的壓強(qiáng)為20~20.5 Mpa，后1min對(duì)第一脹形管6a內(nèi)進(jìn)行二次加壓，并保持第一脹形管6a內(nèi)的壓強(qiáng)為21 Mpa；在第三次脹形過(guò)程的持續(xù)時(shí)間為3min，前2min內(nèi)保持第二脹形管6b內(nèi)的壓強(qiáng)為24 Mpa，后1min對(duì)脹形管6b內(nèi)進(jìn)行二次加壓，并保持第二脹形管6b內(nèi)的壓強(qiáng)為25 Mpa。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。