一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法技术

本发明专利技术提供了一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法。包括以下步骤：选定基材，确定超高强度钢板的尺寸进行下料；在常温状态下经冷模具冲压成形；设置加热温度及时间，使炉内高强度钢板产生相变；将预成形零件从加热炉中取出后，快速转移至热模具，对其进行定位；设置速度曲线、淬火温度和时间，对预成形零件进行冲压硬化；自热模具中取出成形零件依次进行风冷、抛丸和喷油表面处理。本发明专利技术针对冲压硬化阶段，根据零部件不同部件的性能需求，设置压力、淬火温度和时间参数，使材料满足零部件所需求的性能要求的同时，减少淬火过程中的能量消耗。针对相邻且能一体成型的零部件，可以借助该工艺，实现各部分的强度需求，减少焊接及铆接等连接工序。

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法
本专利技术涉及热冲压工艺
，具体涉及一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法。
技术介绍
超高强度板以其重量轻、强度高的特点成为满足汽车轻量化、降耗、提高安全性的重要途径之一，在汽车车身结构中得到越来越广泛的应用。在实际应用中，存在两类问题，一类问题是汽车同一零件上各个部位的性能需求不同，各处的强度需求也不一致。另一类问题是因为性能需求不一致，复杂零件拆分为多个零件，通过焊接及铆接工艺进行连接与组装，使得零件加工工序变的更为复杂。目前，冲压工艺主要有冷冲压和热冲压，无法解决上面两类问题。冷冲工艺具有工艺成熟、能耗低、成本低且生产效率高等优点，适用于普通钢板和高强度板。对于超高强度板(抗拉强度＞1100MPa)，冷冲工艺只是改变了超高强度板材料的物理性能，并未改变其晶相组织,故在冷冲过程中无法精确控制超高强度钢板的回弹量。热冲压工艺具有能耗高、设备投入大且生产效率低等缺点，但可适应于生产超高强度钢板和成型结构相对复杂的零部件。在高温状态下，材料塑性性能增强，可减小回弹的影响。此外，热冲压工艺可提升零件精度，成型质量好，且其生产的零件拥有较强的吸附冲击能量的能力，在发生碰撞时，可以有效地抵御撞击，具有良好的抗变形能力。综上所述，急需一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法，以分部位控温的伺服压机为操作平台，通过合理设置板料成形过程中上模具的不同部位的不同温度，在节约能源损耗的同时，使成形零件，尤其是复杂形状零部件一体成型且各部位均满足性能需求，减少不同性能配件之间的焊接与铆接。为实现上述目的，本专利技术提供了一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法，包括以下步骤：步骤一：下料；选定基材，确定超高强度钢板的尺寸进行下料；步骤二：冷冲压；常温状态下，完成超高强度钢板料的冷冲压成形过程，获得预成形零件；步骤三：加热保温；零件加热时间为250s，保温时间为50s；加热炉内温度为900℃，零件保温温度＞870℃；步骤四：热冲压；通过机械手快速从加热炉中取出预成形零件移至热模具上，根据热模具的定位点放置；热模具的上模在下降过程直至与预成形零件接触瞬间，加热到设定温度680℃；步骤五：淬火、保压；热模具合模后，压力为20MPa，对热模具快速冷却，保压时长为预成形零件温度迅速降至200℃以下所需时长；步骤六：冷却、抛丸、喷油；首先通过风冷对成形零件进行冷却达到常温，然后依次对成形零件进行抛丸、吸尘和喷油的表面处理。优选地，所述下料的基材选用22MnB5、27MnCrB5或37MnB4。优选地，所述加热过程中，在加热炉内充入氧化性气体或惰性气体。优选地，所述热模具内部设有水道，用于对热模具的冷却。优选地，所述保压时长为5-8秒。应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：(1)本专利技术工艺区别于成熟的直接热成型工艺，梯级热冲压成形工艺通过对热模具设计水道，最大限度上保证成形零件在水冷系统上实现均匀冷却及最大冷却效率，对热模具各部位的温度变化进行控制，从而实现控制成形零件各部位的强度。(2)本专利技术中，热模具内部设有水道，热模具整体设计开发结构较简单，开发成本低于直接热成型。水冷效率更高，型面贴合率更高，保证产品各区域晶体组织更均匀。生产效率高，可实现1模4腔/6腔/8腔。本专利技术方法适应性强，可覆盖全冲压件，本专利技术方法生产的零件精度更高更稳定，产品精度高达95％以上，工装维护成本低，使用寿命高于直接热成型模具。(3)本专利技术所述的一种超高强度钢板料梯级热冲压成形工艺，采用分部位控温伺服压机的快速成形功能，按照成形零件各部位的具体性能需求，可保证梯级热冲压成形工艺获得的零件综合力学性能满足零件需求，抗拉强度＞1100MPa，同时有效节约能源消耗，减少不同性能零件安装时的焊接及铆接工艺需求。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是一种超高强度钢板的梯级热冲压成形的工艺流程图；图2是热模具的模座结构示意图；图3是水路循环示意图；图4是上模镶块结构示意图；图5是图4的剖面视图；图6是模座结构示意图；其中，1、上模座，2、下模座，3、上模镶块，3.1、水槽，4、下模镶块，5、上模水路，6、下模水路，7、密封条，8、分流块，9、螺钉。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1：梯级热冲压成形技术是将冷冲压及热冲压相结合的新型材料成型工艺，为实现车身轻量化的最可靠的工艺方案之一。将冷冲压及热冲压结合后可完成车身超高强度钢全覆盖。参见图1，一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法，包括以下步骤：步骤一：下料基材选22MnB5、27MnCrB5或37MnB4，根据成形零件性能需求及几何参数，确定超高强度钢板料的尺寸。本实施例基材优选22MnB5。步骤二：冷冲压常温状态下，完成超高强度钢板料的冷冲压成形过程，获得预成形零件。因梯级热冲压成形工艺的特殊性，冷冲工艺必须保证设备、工装运行稳定，冲压产品无开裂、暗裂、起皱、拉毛及毛刺。本实施例中，常温为25℃。步骤三：加热保温根据预成形零件尺寸和厚度，置于通有保护气体的加热炉，设置加热温度及加热时间。加热到共析温度以上并持续保温，使超高强度钢板料组织发生相变。零件加热时间约250s，保温50s，可根据不同板厚和外形调整最佳时间。炉内温度900℃，零件保温温度＞870℃，加热过程中，根据产品涂层材料决定是否需要充入氧化或惰性气体。步骤四：热冲压通过机械手，快速从加热炉中取出预成形零件移至热模具上，根据热模具的定位点放置。上模在下降过程直至与预成形零件接触瞬间，上模的不同区域，根据对应零件部件的力学性能要求，加热到设定温度680℃。步骤五：淬火、保压以合理的速度曲线，设定对应的淬火温度及时间，完成预成形零件的成形及淬火。热模具合模后，压力为20MPa，通过热模内部设计的水道，水道参数根据预成形零件内各点所需的强度来设置，对热模具本身进行冷却，从而实现在预成形零件温度迅速从680℃降至200℃以下，保压时间一般设为5-8秒，具体由预成形零件最高温度≤200℃所需保压时长为准，完成预成形零件的成形及淬火，保压时间及压力根据不同零件进行适当调整，以便使产品各项性能达到最佳状态。如图2所示，热模以HT300材料为模座，包括上模座1和下模座2；在模座型腔中设计封闭的水路循环系统，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：下料；选定基材，确定超高强度钢板的尺寸进行下料；/n步骤二：冷冲压；常温状态下，完成超高强度钢板料的冷冲压成形过程，获得预成形零件；/n步骤三：加热保温；零件加热时间为250s，保温时间为50s；加热炉内温度为900℃，零件保温温度＞870℃；/n步骤四：热冲压；通过机械手快速从加热炉中取出预成形零件移至热模具上，根据热模具的定位点放置；热模具的上模在下降过程直至与预成形零件接触瞬间，加热到设定温度680℃；/n步骤五：淬火、保压；热模具合模后，压力为20MPa，对热模具快速冷却，保压时长为预成形零件温度迅速降至200℃以下所需时长；/n步骤六：冷却、抛丸、喷油；首先通过风冷对成形零件进行冷却达到常温，然后依次对成形零件进行抛丸、吸尘和喷油的表面处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：下料；选定基材，确定超高强度钢板的尺寸进行下料；
步骤二：冷冲压；常温状态下，完成超高强度钢板料的冷冲压成形过程，获得预成形零件；
步骤三：加热保温；零件加热时间为250s，保温时间为50s；加热炉内温度为900℃，零件保温温度＞870℃；
步骤四：热冲压；通过机械手快速从加热炉中取出预成形零件移至热模具上，根据热模具的定位点放置；热模具的上模在下降过程直至与预成形零件接触瞬间，加热到设定温度680℃；
步骤五：淬火、保压；热模具合模后，压力为20MPa，对热模具快速冷却，保压时长为预成形零件温度迅速降至200℃以下所需时长；
步骤六：冷却、抛丸、喷油；首...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱歆，戴宏亮，李淑军，湛达理，李严，
申请(专利权)人：湖南晓光智能成型制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43