本發(fā)明涉及汽車配件領域，特別涉及一種汽車三通排氣尾管的制造方法。

背景技術：

排氣尾管是汽車排氣系統(tǒng)中最后端的部件，通過它將汽車內產生的廢氣直接排放到空氣中。一般廢氣的溫度高達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行沖壓形成沖壓半殼，再將兩個沖壓半殼通過焊接方式合并成一個排氣尾管；第二種為：將鑄造成型的一塊板材利用滾壓機滾壓成管狀，再通過點焊方式制成排氣管。

上述的第一種制造方法所制成的排氣尾管例如在公告號為CN202402862U的實用新型專利就公開了一種“汽車排氣管三通”，由上、下對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為CN105603288A的發(fā)明專利中有公開。但上述兩種制造方法必須通過焊接才能最終成型，成型后的排氣尾管均會留下焊縫，而且如果通過人為焊接時，由于焊接上的水平差異以及精度問題導致不能很好的將兩個沖壓半殼天衣無縫的合并在一起，往往會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，甚至局小部部分沒有焊接到導致兩個沖壓半殼存在細微的間隙，高溫的廢氣容易從間隙中溢出導致車的底盤受熱變形。

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：

一種汽車三通排氣尾管，包括一體成型的一個進氣管以及與進氣管連通的兩個出氣管，所述進氣管與出氣管的連接處設置有過渡圓弧段，其中兩個出氣管的連接處設置有內弧段，且在內弧段上設置有連接兩出氣管外壁的加強板，其中加強板由兩個精密貼合的加強片構成，所述加強板處于出氣管中層平面上。

通過采用上述技術方案，整個汽車三通排氣尾管一體成型取代現(xiàn)有技術以焊接的方式，避免了焊縫的出現(xiàn)，提高了尾管內部的氣密性；進氣管與兩出氣管的連接處通過過渡圓弧段連接以及兩出氣管連接處設置的內弧段，減少了連接處的應力集中提高了使用壽命，并且利用在內弧段設置加強板提高強度，減少在排廢氣時氣流對尾管的振動，提高固定后的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的第二個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，提高內部的氣密性以及使用壽命高。

本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(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，量取設計的長度并切割下料；

2）選取切割下料后的其中一根金屬管將其兩頭進行縮口處理；

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

4）冷卻完成后的縮口管進行液壓脹形，將縮口管放入到設計好的三通排氣尾管的脹形模具中并完成合模過程，分別從兩縮口端伸入沖頭，沖頭與縮口管的縮口內壁通過高壓密封圈進行密封，從沖頭處噴出高壓油進入到縮口管內開始脹形，此脹形過程中的壓強為20~25Mpa之間，脹形持續(xù)時間為2~4min，到時間后開模取下所形成的脹形管；

5）將脹形管從中間位置切割開變成兩個對稱的三通排氣尾管；

6）將該三通排氣尾管投放入酸性池中進行酸洗；

7）完成酸洗后的三通排氣尾管進行拋光處理；

8）包裝。

通過采用上述技術方案，以整根金屬管作為直接原料首先兩頭進行縮口，縮口端作為進氣管，在進行退火后改善了由于縮口處理對金屬管內部組織缺陷并且消除了殘余應力，其次軟化了金屬管，使得在脹形時縮口管更容易脹開，而在脹形過程中壓強的設定以及脹形時間工藝參數(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就形成了兩個對稱的三通排氣尾管粗品，經過酸洗后將粗品表面的氧化物分解洗去，最后表面拋光，整個制造過程中金屬管的外表面不存在有任何的焊縫，并且在通過酸洗處理過后提高金屬管表面的光滑度，而且一次加工成型兩個排氣尾管，提高了生產效率。

作為優(yōu)選地，步驟2）中金屬管依次通過三次縮口處理，縮口的形式為斜口式；通過公式（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。

通過采用上述技術方案，利用三次縮口逐漸縮小口徑直到得到所設計的口徑大小，能避免一次性縮口程度較大而產生的切向失穩(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。

通過采用上述技術方案，縮口凹模錐角的設置配合極限縮口系數(shù)可以降低縮口力，對縮口成型有利，進一步的避免了由于縮口力大于管壁失穩(wěn)臨界壓力時發(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，每副脹形模具對應一次脹形過程，第一次脹形過程中的壓強為20~21Mpa之間，脹形持續(xù)時間為2~2.5min；第二次脹形過程中的壓強為21~23Mpa之間,脹形持續(xù)時間為2~3min；第三次脹形過程中的壓強為24~25Mpa之間，脹形持續(xù)時間為3~4min。

通過采用上述技術方案，縮口后的縮口管依次通過三次脹形過程而最終成型，每次脹形的壓強逐漸增大有效防止了脹形過程中縮口管的破裂，使得脹形完成后的縮口管表面更為光滑不起皺，提高脹形質量。

作為優(yōu)選地，在第二次脹形過程中，前1min內保持第一脹形管內的壓強在20~20.5Mpa之間，后1~2min之間對第一脹形管內進行加壓，保持第一脹形管內的壓強為21Mpa；在第三脹形過程中，前2min內保持第二脹形管內的壓強在24~24.5Mpa之間，后1~2min之間保持第二脹形管內的壓強為25Mpa。

通過采用上述技術方案，在第二次與第三次脹形過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低壓的環(huán)境中緩慢脹開，待脹形管的管壁具有一定的繞性后，增大壓強加速脹形變形程度，提高脹形效率并且能保證具有良好的脹形質量。

作為優(yōu)選地，經過步驟2）縮口后的縮口管其未縮口處作為管坯，該管坯的長度不超過二倍的直徑，并且管坯的直徑與管厚比在21~44之間不包括兩端點。

通過采用上述技術方案，縮口管的管坯尺寸設計能減少在脹形初始階段由于軸向力的過大導致發(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程，切割開后的三通排氣尾管在其切割面上通過焊接加固兩加強片的貼合度。

通過采用上述技術方案，兩加強板在脹形模具的合模力下初步貼合，切開后進一步通過焊接將上下兩緊密貼合后的加強板加固，提高相鄰兩出氣管的連接強度以及單個出氣管內部的氣密性。

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

通過采用上述技術方案，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、韌性和疲勞強度，而采用線切割大大縮短加工時間，并且切割面較為光滑，兩者相結合首先減少后續(xù)拋光的時間，縮短了生產的時間。

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

通過采用上述技術方案，振動拋光在振動研磨拋光機中進行，能實現(xiàn)大批量的拋光處理，首先提高了生產效率，其次振動拋光作為一個粗拋光，首先能將金屬管表面經過酸洗后的氧化物以及酸液振動下，再后續(xù)精拋光時能縮短時間，減少生產周期。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、金屬管在通過極限縮口系數(shù)依次增大的三次縮口成型出指定設計的進氣管管徑，并且縮口凹槽錐角的參數(shù)設計減少縮口力，避免了變形區(qū)的失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)，同時采用三次液壓脹形處理，并且在第二次與第三脹形過程通過二次加壓以及縮口后中間管坯的尺寸設計，提高了脹形的質量，避免了縮口管的破裂以及屈曲，總體上使得所成型的產品在質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。

附圖說明

圖1為實施例一中汽車排氣尾管的軸測圖；

圖2為實施例二中金屬管的軸測圖；

圖3為實施例二中金屬管經過三次縮口后的軸測圖；

圖4為實施例二中金屬管經過三次縮口后的正視圖；

圖5為實施例二中第一副脹形模具上模的俯視圖；

圖6為實施例二中縮口管第一次脹形時在脹形模具內的安裝示意圖；

圖7為實施例二中脹形管第二次脹形時在脹形模具內的安裝示意圖；

圖8為實施例二中脹形管經過三次脹形后的對比軸測圖；

圖9為實施例二中脹形管切割位置的示意圖。

圖中：1、進氣管；11、過渡圓弧段；12、內弧段；2、出氣管；3、加強板；31、加強片；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。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例一

參見圖1，一種汽車排氣尾管，包括一體成型的進氣管1以及與進氣管1連通的兩根出氣管2，三者構成一個三通的排氣尾管。進氣管1與兩出氣管2的連接處設置有過渡圓弧段11，兩出氣管2的管壁內側連接處設置有內弧段12，在內弧段12上設置有連接兩出氣管2的加強板3，加強板3包括兩塊互相精密貼合的加強片31，其中加強板3剛好處于整個排氣尾管的中層平面P上。

實施例二

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，量取設計的長度并切割下料。

2）縮口

參見圖3與圖4，通過液壓機對金屬管4的兩端口依次進行三次縮口處理，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置在縮口段8與管坯9之間對應形成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的錐度減少對應的縮口段8長度增大，但管坯9的長度不變。

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, 在經過第三縮口后縮口段8的長度增長至設計長度。

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行速冷，撈上來后自然冷卻5min。

4）脹形

參見圖5與圖6，采用大型液壓機，對第三縮口管4c依次進行三次液壓脹形并對應采用三副脹形模具。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內開設有對稱的型腔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均在其中部設置有相對的凸塊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，首先通過兩個沖頭53插入至縮口段8內，在沖頭53的外壁上嵌設有多個高壓密封圈54與縮口段8的內壁相抵接密封。通過一定合模壓力將第三縮口管4c壓緊，高壓油從沖頭53內噴出開始脹形。

第一次脹形過程中保持第三縮口管4c內部壓強為20Mpa，脹形持續(xù)時間為2min，第一次脹形完后開模取出形成第一脹形管6a，并更換脹形模具。

參見圖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始第二次脹形，第二次脹形保持內部壓強為21~23 Mpa，脹形持續(xù)時間為3min，脹形完成取出形成的第二脹形管6b，并更換脹形模具。按照上述操作進行第三次脹形，第三次脹形保持內部壓強為24~25 Mpa，脹形持續(xù)時間為4min。

參見圖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所示形成的加強板12，且面積最小。

另外在第二次脹形過程中，前1min內保持第一脹形管6a內的壓強為20~20.5 Mpa，后2min對第一脹形管6a內進行二次加壓，并保持第一脹形管6a內的壓強為21 Mpa；在第三次脹形過程中，前2min內保持第二脹形管6b內的壓強為24 Mpa，后2min對第二脹形管6b內進行二次加壓，并保持第二脹形管6b內的壓強為25 Mpa。

參見圖6，所要脹形的管坯9的長度L不超過直徑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大導致發(fā)生屈曲失效現(xiàn)象。

5）切割

參見圖9，采用線切割方式，從中心面D將脹形管6c切割成對稱的兩半。

6）焊接加固

在切割面對兩加強片31的間隙處進行焊接加固處理。

7）酸洗

將焊接完成后的組品投入到酸性池內進行酸洗，酸洗浸泡時間為10~15s之間。

8）粗拋光

將完成酸洗后的產品放入到振動研磨拋光機中進行拋光處理。

9）精拋光

通過磨砂輪人為的將產品進行打磨拋光處理。

10）包裝

人為將成品進行打包封箱處理。

實施例三

與實施例二的區(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，在第二脹形過程中脹形持續(xù)時間為2min，前1min內保持第一脹形管6a內的壓強為20~20.5 Mpa，后1min對第一脹形管6a內進行二次加壓，并保持第一脹形管6a內的壓強為21 Mpa；在第三次脹形過程的持續(xù)時間為3min，前2min內保持第二脹形管6b內的壓強為24 Mpa，后1min對脹形管6b內進行二次加壓，并保持第二脹形管6b內的壓強為25 Mpa。

本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。