一家专注流体压力成形技术
一、引言
随着全球对环境保护和能源节约的日益重视，汽车轻量化成为汽车行业发展的必然趋势。内高压成形技术作为一种先进的制造技术，通过利用液体压力使管材在模具内成形，为汽车轻量化提供了有效的解决方案。该技术不仅减少了材料消耗，降低了生产成本，还提高了产品质量和生产效率，因此在汽车制造领域得到了广泛应用。
二、内高压成形技术原理
内高压成形技术的基本原理是将金属材料放置在模具中，通过高压液体作用于该材料，使其沿着模具的形状变形，形成所需的产品。具体过程包括以下几个步骤：
- 装料：将金属管材或板材放入模具内。
- 密闭模具：通过上下模具的闭合，使加工腔体密封。
- 施加压力：通过液体（通常是水或油）施加高压，压力可能达到数百至数千兆帕（MPa），以推动材料沿模具形状变形。
- 冷却与卸模：成形后，通过适当的冷却方式（如冷却液的流动或自然冷却），然后打开模具，取出成品。
在成形过程中，管材内部施加超高压液体，同时两端施加轴向推力进行补料。在内部高压与轴向压力的联合作用下，管材逐渐膨胀并紧密贴合模具型腔，直至完全成形为所需工件。
三、内高压成形技术的优势
（一）材料利用率高
内高压成形技术能够显著提高材料利用率。与传统的冲压焊接工艺相比，内高压成形件通常只需一副模具，而薄板冲压往往需要三道及以上的工序，工装开发及后续的制造成本大大提高。工序减少后，工艺废料也会相应减少。在满足零件使用要求的情况下，内高压成形的空心零件较冲压焊接组合件可实现减重20%—30%，材料利用率提高30%—50%。
（二）产品质量好
内高压成形技术能够提高零件的加工精度和车身安全性能。针对形状复杂的零件，内高压成形可实现一次成形，避免了零件在多序加工过程中产生的累积误差，从而提高零件精度。此外，内高压成形属于冷加工工艺，通过变形过程中的加工硬化可大大提高零件强度，且原始管坯的整体性较好，其整体刚度也能得到保证，因此应用于汽车车身的承载结构件中可提升车身的安全性能。
（三）生产成本低
内高压成形技术能够降低生产成本和模具费用。由于大多数液压成形工序只需一个与零件形状一致的凸模（或液压成形冲头），液压成形机上的橡胶隔膜起到通常凹模的作用，因而模具成本比传统模具少约50%。与传统的需多道工序的冲压成形相比，液压成形只需一步就可成形相同零件。
（四）绿色环保
内高压成形技术具有近净成形与绿色制造等特点。该技术能够减少材料消耗和减轻重量，有助于降低汽车的生产成本和能耗，同时减少对环境的影响。
四、内高压成形技术的应用实例
（一）汽车底盘件
汽车底盘件是内高压成形技术应用的主要领域之一。大部分底盘件具有异形或者局部特征，采用内高压成形技术可以实现一体或者一次成形，大幅减少焊接、冲孔等额外工序，有效减轻重量、降低成本。例如，左右纵臂、桥壳、扭力梁、纵梁、副车架等都可以采用内高压成形技术完成。某公司历时5年开发出的轻量化一体桥壳，避免了多次焊接和冲压，直接一体成形，不仅减少了工序，避免了传统工艺的焊缝断裂、漏油风险，还提升了桥壳的刚度和强度。
（二）汽车进排气件
汽车进排气件也是内高压成形技术应用较早的领域。由于要适应汽车发动机、排气系统的设计以及布局要求，进排气件往往是异形管、变径管、弯曲轴线管。内高压成形技术可以有效解决复杂、变截面和异形截面管件的成形问题，因此在汽车进排气管件成形中应用较早，目前已高度成熟。
（三）汽车车身件
汽车车身件也是内高压成形技术应用较为广泛的领域。采用内高压成形技术制成的仪表盘支架、车身前支梁、车身中横梁等车身件，除了具有轻量化效果，还可提升整车安全性。
五、内高压成形技术面临的挑战与解决方案
（一）技术挑战
尽管内高压成形技术具有诸多优势，但在实际应用中仍面临一些技术挑战。例如，在胀幅问题上，桥壳独特的构造要求内高压成形必须达到大胀幅率才能满足需求，而超大胀幅率一直是内高压成形技术的难题。此外，在应对桥壳壁厚把握、工序复杂性以及成本考量等关键问题时，也需要团队具备高水平的技术能力、模具设计技巧、工艺开发经验和设备性能。
（二）解决方案
为了应对这些挑战，可以采取以下解决方案：
- 加强技术研发：加大对内高压成形技术的研发投入，不断提升技术水平，攻克技术难题。
- 优化模具设计：通过优化模具设计，提高模具的精度和寿命，降低生产成本。
- 引进先进设备：引进先进的内高压成形设备和生产线，提高生产效率和产品质量。
- 加强人才培养：加强内高压成形技术人才的培养和引进，提高团队的整体素质和技术水平。
六、结论
内高压成形技术作为一种先进的制造技术，在汽车制造领域展现出巨大的应用潜力。该技术凭借其独特的优势，如材料利用率高、产品质量好、生产成本低和绿色环保等，为汽车轻量化提供了有效的解决方案。然而，在实际应用中仍面临一些技术挑战，需要不断加强技术研发、优化模具设计、引进先进设备和加强人才培养等措施来应对。随着技术的不断进步和创新，内高压成形技术有望在汽车制造领域得到更广泛的应用，为汽车行业的可持续发展做出更大的贡献。