一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺制造技术

本发明专利技术提供一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，涉及薄板热冲压、钣金零部件制造领域。其工艺包括以下步骤：S1、镀层热成形钢板料在加热炉中加热，加热至完全奥氏体化状态；S2、加热后的镀层热成形钢板料转移至沸水箱中，浸没在沸水中，清洗氧化层；S3、镀层热成形钢板料在沸水和上下模具的共同作用下成形、保压并淬火，得到零部件；S4、取出零部件进行吹风或在干燥炉中干燥处理，去除零部件镀层中的水分。本发明专利技术提供的工艺将板料浸没在沸水中，借助沸水与热板料之间产生的气泡均匀可控清除表面氧化层，并均匀准确控制板料的成形温度，同时在沸水中进行成形和淬火，可提高零部件的生产质量，提升模具的使用寿命，节约生产成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺


[0001]本专利技术涉及薄板热冲压、钣金零部件制造领域，具体涉及一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺。

技术介绍

[0002]热冲压成形工艺过程中主要工序为：坯料加热—冲压成形并淬火—激光修边，抛丸。热冲压成形技术由于成形力小、零件回弹小、成形后零件强度高等优点，而获得广泛应用；然而裸板和Al
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Si镀层板热成形零部件因缺少阴极保护，零部件服役过程中切边位置会提前腐蚀，尤其是下车体零部件，如门槛梁等。
[0003]由于镀锌层熔点低(纯Zn的熔点仅有400℃左右)，基体材料奥氏体化温度高(850
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900℃)；而在直接热成形过程中，镀层温度越低越好(650℃以下)，而基体温度越高越好(750℃以上)。对于传统22MnB5型基体材料，成形温度降低(650℃以上)会产生铁素体，导致强度不够；对于镀锌层材料成形温度高(如，780℃)会导致拉应力变形过程中镀层中液化相侵入奥氏体晶界导致基体开裂，即液化金属诱导脆性(LMIE)现象。因此，对于镀锌热成形钢，镀层和基体是一个矛盾。目前解决的途径主要是两种工艺路线，无拉应力变形和降低成形温度。
[0004]无拉应力变形，如预成型工艺，主要工序为：先冷冲压成形为零部件—零部件加热奥氏体化—保压淬火—抛丸。该种工艺零部件已经提前发生形变，加热后的零部转移至模具中只淬火，无拉应力变形；故不发生液化金属诱导脆性(LMIE)现象；但该工艺中零部件需要提前冷冲压成形，零部件在炉膛内加热，成本高、自动化复杂。
[0005]降低成形温度，如提前冷却，主要工序为：加热后的板料先进行冷却(采用介质气体、干冰等)—成形—保压淬火；然而该种方法自动化控制难度大，板料降温过程及温度控制难度大；且均匀清除零部件表面氧化层难度较大。
[0006]中国专利CN106795578 A公开了一种《用于中间冷却钢板的方法》，该方法中采用“干冰、干雪或含有干冰颗粒的气流”对表面进行喷射，从而实现镀锌钢板表面氧化层清理和板料温度的降低；钢板表面氧化层的清洗力量来源于外力高压“喷射”冲击力。该方法难以实现均匀清洗表面氧化层，并均匀控制板料成形温度；自动化控制难度大；且需要预制“干冰、干雪等颗粒”，生产成本较高。
[0007]中国专利CN101821429A公开了一种《通过低水压水喷射进行金属带二次除磷的方法及设备》，该方法中描述热轧钢坯在轧制过程中，“粗轧工序”和“精轧工序”之间采用高压水喷射钢坯表面，清除钢坯表面的氧化层；此环节钢坯厚度常规为80
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200mm，厚度比较大，氧化层厚度常规100um
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1mm；不适合1um左右超薄镀锌氧化层，容易将镀层整体清洗，室温水会将薄板将至室温(1.5mm厚热钢板在室温水中的冷却速率是500
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1000℃/s)，板料温度难以控制。
[0008]中国专利CN107922988A公开了一种《非接触式冷却钢板的方法以及用于该方法的设备》，该方法中采用矩阵管进行气冷，容易造成板料冷却温度不均匀，自动化控制难度大，
且无法对加热后材料表面氧化层进行清洗；
[0009]中国专利CN107127238 A公开了一种《一种锌系镀覆钢板或钢带的热冲压成型方法》，该方法中通过热板料切边工序降低镀层板料的成形温度；然而切边工序难以保证材料的温度均匀冷却，切边位置冷速速率较低，其它位置温度高；自动化控制难度大。
[0010]因此开发一种成本低、高耐蚀、易焊接、均匀可控清除氧化层、均匀可控冷却温度的热成形工艺极其重要。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，尤其极薄表面氧化层难以均匀可控清洗、预冷温度难以控制等问题，从而提供一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，平衡镀层的成形温度和基体的成形温度，将板料浸没在沸水中，借助沸水与热板料之间产生的气泡均匀可控清除钢板表面氧化层，并均匀准确控制板料的成形温度。
[0012]本专利技术提供一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，包括以下步骤：
[0013]S1、镀层热成形钢板料在加热炉中加热，加热至完全奥氏体化状态；
[0014]所述镀层热成形钢板料的镀层包括：GI型镀锌镀层，GA型镀锌镀层、Zn
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Al
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Mg合金镀层中的任意一种；
[0015]S2、加热后的镀层热成形钢板料转移至沸水箱中，浸没在沸水中，清洗氧化层；
[0016]S3、镀层热成形钢板料在沸水和上下模具的共同作用下成形、保压并淬火，得到零部件；
[0017]S4、取出零部件进行吹风或在干燥炉中干燥处理，去除零部件镀层中的水分。
[0018]优选地，步骤S1中，所述加热炉中的气氛氧含量(体积百分比)为5
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20％。加热过程中镀层表面氧化，镀层与基体之间的铝元素向镀层表面扩散并形成Al2O3致密层，抑制ZnO厚度；但氧含量过低会导致表层无法形成氧化层，导致锌大部分挥发，镀层热成形钢板料表面耐蚀层丢失；氧含量过高ZnO层过厚影响焊接性能。
[0019]加热的镀层热成形钢板料也可以是激光拼焊、补丁板焊接及不等厚轧制板；在保证基体材料充分奥氏体化的前提下，加热时间尽量缩短，防止镀层与基体之间进行过扩散，导致镀层中Zn等耐蚀性元素过低，阴极保护作用降低。加热温度为：850
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900℃，板料达到保温时间后保温0.5
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4min。
[0020]优选地，步骤S2中，所述沸水温度为80
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100℃，所述沸水在所述氧化层表面的压力为0
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0.1bar。
[0021]优选地，所述镀层热成形钢板料在沸水中的深度为3
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1000mm。板料浸没在沸水中，其表面会形成蒸气隔热层，板料温度与水之间的传递速度极大降低，1.5mm厚板料竖直状态冷却速度只有30
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50℃/s；深度为3
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1000mm时，隔热层内压大于钢板在水中的位置所受静水压，从而形成气泡；隔热层破坏，气泡形成过程中会对表面进行清洗，清除表层的Zn0、Al2O3和MnO等氧化物；“隔热层气泡”会不断形成、不断对钢板表面形成清洗效果。板料在沸水中的时间为2
‑
20s，在沸水中的冷却速率均匀可控，容易自动化实施，只需控制板料在沸水中的时间、姿态、位置即可。
[0022]进一步地，步骤S2所述沸水中还包括质量分数为0
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10％的溶解剂，所述溶解剂包括NaOH。板料在沸水中时间、压力等参数依据氧化层的厚度和零部件的成形性能确定；沸水
中可以根据需要添加一定浓度的NaOH等可以加快溶解氧化层的溶解液，零部件干燥处理前要将NaOH清洗掉。
[0023]优选地，步骤S3中，所述成形的温度为650
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400℃。模具下模在沸水浴中，料片放置在下模上方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、镀层热成形钢板料在加热炉中加热，加热至完全奥氏体化状态；所述镀层热成形钢板料的镀层包括：GI型镀锌镀层、GA型镀锌镀层、Zn
‑
Al
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Mg合金镀层中的任意一种；S2、加热后的镀层热成形钢板料转移至沸水箱中，浸没在沸水中，清洗氧化层；S3、镀层热成形钢板料在沸水和上下模具的共同作用下成形、保压并淬火，得到零部件；S4、取出零部件进行吹风或在干燥炉中干燥处理，去除零部件镀层中的水分。2.根据权利要求1所述的一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，其特征在于，步骤S1中，所述加热炉中的气氛氧含量为5
‑
20％。3.根据权利要求1所述的一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，其特征在于，步骤S2中，所述沸水温度为80
‑
100℃，所述沸水在所述氧化层表面的压力为0
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0.1bar。4.根据权利要求3所述的一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，其特征在于，所述镀层热成形钢板料在沸水中的深度为3
‑
1000mm。5.根据权利要求3所述的一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，其特征在于，所述沸水中还包括质量分数为0
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10％的溶解剂，所述溶解剂包括NaOH。6.根据权利要求1所述的一种高耐蚀易焊接热压零部件的热浴成形工艺，其特征在于，步骤S3中，所述成形的温度为400
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘培星，郝亮，陈钢，高兴昌，高鹏，金光宇，侯晓英，汤化胜，孙卫华，
申请(专利权)人：山东钢铁集团日照有限公司，
类型：发明
国别省市：