減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是，包括以下工藝步驟：（1）在熱成形處理之前對工件進(jìn)行落料和預(yù)沖孔加工，在工件上得到預(yù)沖孔，預(yù)沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑；（2）對工件進(jìn)行熱成形處理；（3）將工件放置在下模上，由壓料板從上部壓住工件后，沖頭和凹模套對工件進(jìn)行沖孔，沖孔的位置為預(yù)沖孔所在的位置，從而得到最終所需孔徑的孔。當(dāng)步驟（1）得到的預(yù)沖孔的孔徑無法滿足孔徑公差要求時(shí)，在步驟（2）熱成形處理之后，對工件進(jìn)行熱成形后預(yù)沖孔，得到的預(yù)沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑。所述預(yù)沖孔比工件所需加工孔的孔徑小0.5mm～5mm。本發(fā)明在不增加額外成本也不損失生產(chǎn)效率的前提下，有效減小沖頭的磨損，延長沖頭使用壽命。
【專利說明】減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，尤其是一種經(jīng)過熱成形處理后的高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度鋼板的沖孔工藝，屬于熱成形鋼板的分離【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)度高，特別是在正火或正火加回火狀態(tài)有較高的綜合力學(xué)性能，高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用是同時(shí)確保輕量化和碰撞安全性的有效手段，因此在大型船舶、橋梁、電站設(shè)備、中、高壓鍋爐、高壓容器、機(jī)車車輛、起重機(jī)械等工程行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。而熱成形鋼板作為一種新興事物，其生產(chǎn)工藝不同于普通的高強(qiáng)度鋼板，熱成形鋼板的生產(chǎn)工藝通常包括成形和淬火冷卻兩個(gè)階段，其中，成形階段需要在高溫下由模具一次沖壓成形，淬火冷卻階段需要通過控制一定的冷卻速度迅速冷卻，從而使鋼板發(fā)生從奧氏體微觀組織向馬氏體微觀組織的轉(zhuǎn)變，由此得到極高的強(qiáng)度和硬度，以常見硼鋼為例，熱成形處理后其強(qiáng)度達(dá)到1500Mpa左右。一般的高強(qiáng)度鋼板的抗拉強(qiáng)度在400MPa?450MPa左右，而熱成形鋼材加熱前抗拉強(qiáng)度即已達(dá)到500 MPa?800MPa，加熱成形后則可提高至1300?1600 MPa，其強(qiáng)度為普通高強(qiáng)度鋼材的3?4倍，其硬度僅次于陶瓷，但又具有鋼材的韌性，以常見熱成形硼鋼鋼板為例，強(qiáng)度達(dá)到1500MPa，延伸率為5%左右，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般意義的高強(qiáng)鋼，其分離工藝難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通鋼板和常見高強(qiáng)鋼鋼板。
[0003]對于熱成形鋼板的沖孔，由于鋼板本身強(qiáng)度和硬度非常高，沖頭磨損非常嚴(yán)重，最終產(chǎn)生沖孔毛刺，影響工件質(zhì)量。為此，常用的方法為使用高硬度的粉末冶金鋼，甚至在粉末冶金鋼的基礎(chǔ)上增加TD、PVD涂層等表面處理技術(shù)，沖頭的成本由此變得非常昂貴，而沖頭的壽命提升幅度并不明顯，通常在5，000?20，000沖次仍然需要更換沖頭。
[0004]通過分析沖孔時(shí)候的靜水壓力可以發(fā)現(xiàn)，造成沖頭磨損非常嚴(yán)重的主要原因在于沖孔后工件孔徑小于沖頭尺寸，從而在沖頭脫離工件之前，被工件緊緊“箍”住。而工件沖孔后孔徑小于沖頭尺寸，根本原因在于，沖孔時(shí)沖頭有沿孔徑徑向?qū)ぜD壓的力，當(dāng)沖孔破裂后工件沿孔徑徑向回彈，從而使得孔徑小于沖頭尺寸，將沖頭緊緊“箍”住。而相對于修邊磨損輕微，沖孔磨損嚴(yán)重主要是由于其為封閉曲線，對沖頭徑向拉力的反約束大幅度加重了這種徑向回彈。目前所有的沖頭解決方案都局限在如何提高沖頭材料的性能，而沒有從根本上考慮如何減輕甚至消除這種徑向回彈。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，在不增加額外成本也不損失生產(chǎn)效率的前提下，有效減小沖頭的磨損，延長沖頭使用壽命。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是，包括以下工藝步驟:
(I)在熱成形處理之前對工件進(jìn)行落料和預(yù)沖孔加工，在工件上得到預(yù)沖孔，預(yù)沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑；
(2)對工件進(jìn)行熱成形處理；
(3)將工件(I)將工件放置在下模上，由壓料板從上部壓住工件后，采用沖頭(5)和凹模套(4)對工件(I)進(jìn)行沖孔，沖孔的中心位置與預(yù)沖孔(2)的中心位置重合，從而得到最終所需孔徑的孔。
[0007]進(jìn)一步的，當(dāng)步驟(I)得到的預(yù)沖孔的孔徑無法滿足孔徑公差要求時(shí)，在步驟(2)熱成形處理之后，對工件進(jìn)行熱成形后預(yù)沖孔，得到的預(yù)沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑。
[0008]進(jìn)一步的，所述預(yù)沖孔比工件所需加工孔的孔徑小0.5mm?1mm0
[0009]進(jìn)一步的，所述沖頭與凹模套的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件厚度的5%?15%。
[0010]進(jìn)一步的，所述沖頭的材質(zhì)選擇冷作工具鋼SKD11、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。
[0011]本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是針對封閉曲線沖孔時(shí)的徑向回彈，提出如何減小徑向回彈的解決方案。由于在最終沖孔之前進(jìn)行預(yù)沖孔，最終沖孔是封閉曲線內(nèi)的材料大幅度減少，對沖孔時(shí)徑向擠壓力的反約束力也大幅度減少，從而從根本上減小了徑向回彈，工件沖孔后“箍”住沖頭的現(xiàn)象根本上減輕了，從而最終減小了沖頭的磨損。不論采用何種材質(zhì)的沖頭，本發(fā)明的沖頭使用壽命都遠(yuǎn)優(yōu)于未進(jìn)行預(yù)沖孔工藝方案的沖頭使用壽命；
(2)本發(fā)明可以在熱成形之前的落料工藝進(jìn)行預(yù)沖孔，因?yàn)闊岢尚闻痄撲摪逶跓岢尚沃斑M(jìn)行落料時(shí)為退火狀態(tài)，強(qiáng)度和硬度都很低，約為熱成形后強(qiáng)度和硬度的1/3，此時(shí)進(jìn)行預(yù)沖孔，與普通沖裁無異，沖頭使用壽命長久。
[0012](3)本發(fā)明可以熱成形之后進(jìn)行預(yù)沖孔工藝，雖然此時(shí)工件強(qiáng)度和硬度已經(jīng)急劇上升，但由于是預(yù)沖孔，對沖孔后工件質(zhì)量的要求要低很多，只要不影響到后序最終沖孔的工件質(zhì)量即可；沖頭使用壽命也大幅度提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明工件沖孔前的示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明工件沖孔時(shí)的示意圖。
[0015]圖中序號(hào):工件1、預(yù)沖孔2、壓料板3、凹模套4、沖頭5。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]實(shí)施例一:一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，工件的材質(zhì):硼鋼22MnB5，厚度1.6mm，長度400mm，寬200mm，所沖孔為圓孔，直徑為1mm ；
上述工件通過以下步驟進(jìn)行具體加工處理:
第一步，熱成形之前對工件進(jìn)行落料和預(yù)沖孔加工，落料尺寸為400 X 200mm,預(yù)沖孔孔徑為7mm ；
第二步，對工件進(jìn)行熱成形加工；
第三步，按照工件最終孔徑尺寸，對工件進(jìn)行沖孔加工。
[0018]實(shí)施例二:一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，工件為汽車用B柱，材質(zhì):硼鋼22MnB5，料厚1.2mm，長度1250mm，寬430mm，所沖孔為圓孔，直徑為12mm ；
上述工件通過以下步驟進(jìn)行具體加工處理:
第一步，熱成形之前對工件進(jìn)行落料和預(yù)沖孔加工，落料尺寸為400 X 200mm,預(yù)沖孔孔徑為8mm ；
第二步，對工件進(jìn)行熱成形加工，得到熱成形后工件B柱；
第三步，按照工件最終孔徑尺寸，對工件進(jìn)行沖孔加工。
【權(quán)利要求】
1.一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是，包括以下工藝步驟: (I)在熱成形處理之前對工件(I)進(jìn)行落料和預(yù)沖孔加工，在工件(I)上得到預(yù)沖孔(2)，預(yù)沖孔(2)的孔徑小于工件(I)所需加工孔的孔徑； (2 )對工件(I)進(jìn)行熱成形處理； (3)將工件(I)將工件放置在下模上，由壓料板從上部壓住工件后，采用沖頭(5)和凹模套(4)對工件(I)進(jìn)行沖孔，沖孔的中心位置與預(yù)沖孔(2)的中心位置重合，從而得到最終所需孔徑的孔。
2.如權(quán)利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:當(dāng)步驟(I)得到的預(yù)沖孔(2)的孔徑無法滿足孔徑公差要求時(shí)，在步驟(2)熱成形處理之后，對工件(I)進(jìn)行熱成形后預(yù)沖孔，得到的預(yù)沖孔(2)的孔徑小于工件(I)所需加工孔的孔徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:所述預(yù)沖孔(2)比工件(I)所需加工孔的孔徑小0.5mm?10mm。
4.如權(quán)利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:所述沖頭(5)與凹模套(4)的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件(I)厚度的5%?15%。
5.如權(quán)利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:所述沖頭(5)的材質(zhì)選擇冷作工具鋼SKD11、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。
【文檔編號(hào)】B21D28/26GK104438573SQ201410734245
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】陳揚(yáng), 孫財(cái), 李向榮, 楊云龍 申請人:無錫朗賢汽車組件研發(fā)中心有限公司