一種高強鋼熱沖壓成形零件加工的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強鋼熱沖壓成形零件加工的方法，該加工方法主要原理是針對熱沖壓成形后性能均一的零件,對其進(jìn)行局部的回火或退火處理，利用板料的熱傳導(dǎo)實現(xiàn)回火或退火溫度的梯度化變化，實現(xiàn)性能的梯度化變化，在保證其他區(qū)域保持高強度的前提下提高零件的局部切邊沖孔性能和碰撞性能。該方法實現(xiàn)過程包括根據(jù)切邊沖孔區(qū)域和碰撞吸能區(qū)域的三維結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應(yīng)的高頻感應(yīng)加熱線圈，對切邊、沖孔區(qū)域和碰撞吸能區(qū)域進(jìn)行局部的回火或退火至一定溫度，實現(xiàn)回火或退火的溫度梯度變化，對局部回火或退火后的零件進(jìn)行空冷，空冷至一定的溫度，最后將空冷后的熱成形件迅速轉(zhuǎn)移至切邊沖孔模具上進(jìn)行模具切邊和沖孔。
【專利說明】一種高強鋼熱沖壓成形零件加工的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高強度鋼熱沖壓成形件加工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種實現(xiàn)上述零件切邊沖孔和碰撞吸能區(qū)域的加工的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高強度鋼熱成形件可以達(dá)到1500_1700MPa的高強度，，但是其延展性會隨強度的升高而降低，而乘用車體的某些部位需要有一定的強度和塑性來吸收能量從而改善耐撞性能。如汽車車身的B柱，其上段和和中間段需要足夠的強度使得汽車在承受沖擊時能夠保證車體的完整，防止碰撞侵入造成乘員傷害，下端除了需要一定的強度外，更需要較好的延展性以便吸收碰撞能量。
[0003]現(xiàn)有的高強鋼熱沖壓成形工藝，為保證質(zhì)量一致性和生產(chǎn)效率，一般采用一次成形獲得強度均勻的整體零件。由于高強鋼板熱沖壓成形零件的強度高(1500-1700MPa)，常規(guī)沖孔、切邊技術(shù)難以實現(xiàn)，只能采用激光切割技術(shù)。盡管隨著激光切割設(shè)備和工藝的成熟時加工成本有所下降，但是要與現(xiàn)有的熱成形工藝實現(xiàn)節(jié)拍同步還有困難，因此需要多臺套三維激光切割設(shè)備才能實現(xiàn)與熱成形生產(chǎn)線同步。熱成形零件的切邊沖孔等加工方式生產(chǎn)效率低、投資成本大是急待解決的問題。綜合來看，現(xiàn)有的高強鋼加工方法主要存在以下的技術(shù)問題:I)、由于熱成形件高的強度(1500?1700MPa)，其切邊沖孔需要采用三維激光切割工藝，生產(chǎn)效率較低；2)利用不同的模具溫度來控制板料的冷卻塑料獲取性能梯度化的方法，其工藝控制難度較大，且過渡區(qū)性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種高強熱沖壓成形零件的加工方法，其中通過運用熱傳導(dǎo)和材料相變原理，在控制零件的指定區(qū)域與相鄰區(qū)域?qū)崿F(xiàn)選擇性加熱和冷卻，從而使熱成形件的目標(biāo)區(qū)域呈現(xiàn)強度的梯度化分布，在需要剪切、沖孔的區(qū)域出現(xiàn)低強度，并實現(xiàn)機(jī)械切邊和沖孔，在碰撞吸能區(qū)域?qū)崿F(xiàn)與零件其它部位不同的強度，而在零件的其它部位保持高強度，滿足強度要求，因而尤其適用于汽車車身B柱之類的特殊工件加工用途。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種高強熱沖壓成形零件的加工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0006]I)對作為加工對象的高強鋼零件形狀構(gòu)造進(jìn)行分析，并根據(jù)切邊區(qū)域、沖孔區(qū)域和碰撞吸能區(qū)域各自的三維結(jié)構(gòu)，設(shè)計形狀與其相符且滿足加工要求的高頻感應(yīng)加熱線圈；
[0007]2)對切邊、沖孔區(qū)域和碰撞吸能區(qū)域進(jìn)行局部的回火或退火至600°C?1000°C的溫度范圍，并優(yōu)選為800°C，且保持時間為20?120s，以此方式，利用板料的熱傳導(dǎo)來實現(xiàn)回火或退火的溫度梯度變化，實現(xiàn)過渡區(qū)性能的平穩(wěn)過渡；
[0008]3)對局部回火或退火后的零件進(jìn)行空冷至100°C?500°C，；[0009]4)將經(jīng)過步驟3)的熱成形件迅速轉(zhuǎn)移至切邊沖孔模具上進(jìn)行模具切邊和沖孔。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果如下:
[0011]I)使用高頻感應(yīng)加熱方法比傳統(tǒng)的爐子加熱方法效率高，加熱速度快，且可以靈活的控制加熱區(qū)域。2)可實現(xiàn)模具切邊和沖孔，提高了生產(chǎn)效率，可與現(xiàn)有的熱成形工藝的節(jié)拍進(jìn)行同步。3)利用梯度化的性能分布，在碰撞過程中強度低且塑形高的部位可大大吸收能量，從而提高了車身的碰撞性能；4)本發(fā)明是對熱沖壓成形后的零件進(jìn)行特殊的工藝處理，不改變熱成形件的生產(chǎn)工藝和模具設(shè)計準(zhǔn)則，降低了工業(yè)化生產(chǎn)難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是目標(biāo)零件示意圖，主要包括三維結(jié)構(gòu)(如，局部需要切邊，沖孔和性能要求。
[0013]圖2是通過目前通用的熱成形工藝獲得性能均質(zhì)化熱成形零件的示意圖
[0014]圖3設(shè)置相應(yīng)感應(yīng)加熱線圈并進(jìn)行回火或退火的示意圖。
[0015]圖4是回火或退火后的熱成形件進(jìn)行模具切邊和沖孔示意圖。
[0016]1-高強度區(qū)域；2、4_沖孔區(qū)域；3_過渡區(qū)；5_碰撞吸能區(qū)域；6、7_法蘭切邊區(qū)域；
8、11_切邊并列平行線圈陣列；9_沖孔螺旋線圈；10_碰撞吸能區(qū)域的并列平行線圈陣列。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0018]圖1是熱沖壓成形件后的零件，整體性能均一，性能為:強度1500MPa，塑形5%。需要根據(jù)圖2的性能要求來改變局部的強塑形來提高碰撞性能和切邊沖孔性能。
[0019]根據(jù)零件的三維結(jié)構(gòu)和性能的要求，如圖2，如根據(jù)局部需要切邊沖孔和吸能部位性能要求，確定零件性能的梯度化分布狀態(tài)。圖2中，左半部分零件I的性能要求為:強度1500MPa，延伸率5%;右半部分零件中的碰撞吸能區(qū)域5的性能要求為:強度600MPa，延伸率15%。并且零件需要在2、4區(qū)域進(jìn)行沖孔，對區(qū)域6、7實行法蘭切邊切除。
[0020]根據(jù)圖2中所示的零件性能的梯度化分布狀態(tài)，設(shè)計形狀與其相符且滿足加工要求高頻感應(yīng)加熱線圈，對熱成形件進(jìn)行局部的感應(yīng)加熱回火或退火，加熱溫度范圍:600?1000°C，并優(yōu)選為800°C，保持時間為O?120s。圖3是根據(jù)性能要求(如圖2)和初始的零件三維結(jié)構(gòu)(如圖1)來設(shè)計合理的感應(yīng)加熱線圈來進(jìn)行回火或退火；沖孔選擇螺旋線圈，對切邊區(qū)域和碰撞吸能區(qū)域選擇與零件隨形變化的并列平行線圈陣列，且線圈與零件的距離保持恒定。
[0021]將上述局部區(qū)域回火或退火后的熱成形件以較低的冷卻速率(空冷)至一定的溫度，溫度范圍:100?500°C。
[0022]最后如圖4所示，將上述經(jīng)過空冷后的的熱成形件迅速轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的切邊沖孔模具上，進(jìn)行模具切邊和沖孔。
[0023]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高強鋼熱沖壓成形零件加工的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 1)根據(jù)高強鋼熱沖壓成形零件切邊沖孔區(qū)域的三維結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應(yīng)的高頻感應(yīng)加熱線圈，沖孔區(qū)域選擇螺旋線圈，切邊區(qū)域選擇與零件隨形變化的并列平行線圈陣列，且線圈的距離與零件保持恒定。 2)采用高頻感應(yīng)加熱線圈對所述切邊、沖孔區(qū)域進(jìn)行局部的回火或退火至600?1000°C的溫度范圍，優(yōu)選為800°C，并且保持20-120S，以此方式，利用板料的熱傳導(dǎo)來實現(xiàn)回火或退火的溫度梯度變化； 3)對經(jīng)過上述步驟2)后的零件進(jìn)行空冷，空冷至100?500°C的溫度范圍； 4)將空冷后的熱成形件迅速轉(zhuǎn)移至切邊沖孔模具上進(jìn)行模具切邊和沖孔。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高強鋼熱沖壓成形零件加工的方法，其步驟I)中的三維結(jié)構(gòu)中還包括有碰撞吸能區(qū)域，所述碰撞吸能區(qū)域選擇與零件隨形變化的并列平行線圈陣列，且線圈的距離與零件保持恒定。
3.如權(quán)利要求2所述的一種高強鋼熱沖壓成形零件加工的方法，所述碰撞吸能區(qū)域經(jīng)加工后與零件其它區(qū)域具有不同的強度和延伸率。
【文檔編號】C21D8/00GK103878237SQ201410110908
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】張宜生, 劉培星, 王凱, 徐亞 申請人:華中科技大學(xué)