一種高強鋼熱衝壓成形零件加工的方法
2023-04-26 21:53:46
一種高強鋼熱衝壓成形零件加工的方法
【專利摘要】本發明公開了一種高強鋼熱衝壓成形零件加工的方法，該加工方法主要原理是針對熱衝壓成形後性能均一的零件,對其進行局部的回火或退火處理，利用板料的熱傳導實現回火或退火溫度的梯度化變化，實現性能的梯度化變化，在保證其他區域保持高強度的前提下提高零件的局部切邊衝孔性能和碰撞性能。該方法實現過程包括根據切邊衝孔區域和碰撞吸能區域的三維結構，設計相應的高頻感應加熱線圈，對切邊、衝孔區域和碰撞吸能區域進行局部的回火或退火至一定溫度，實現回火或退火的溫度梯度變化，對局部回火或退火後的零件進行空冷，空冷至一定的溫度，最後將空冷後的熱成形件迅速轉移至切邊衝孔模具上進行模具切邊和衝孔。
【專利說明】一種高強鋼熱衝壓成形零件加工的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於高強度鋼熱衝壓成形件加工領域，更具體地，涉及一種實現上述零件切邊衝孔和碰撞吸能區域的加工的方法。
【背景技術】
[0002]高強度鋼熱成形件可以達到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衝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]現有的高強鋼熱衝壓成形工藝，為保證質量一致性和生產效率，一般採用一次成形獲得強度均勻的整體零件。由於高強鋼板熱衝壓成形零件的強度高(1500-1700MPa)，常規衝孔、切邊技術難以實現，只能採用雷射切割技術。儘管隨著雷射切割設備和工藝的成熟時加工成本有所下降，但是要與現有的熱成形工藝實現節拍同步還有困難，因此需要多臺套三維雷射切割設備才能實現與熱成形生產線同步。熱成形零件的切邊衝孔等加工方式生產效率低、投資成本大是急待解決的問題。綜合來看，現有的高強鋼加工方法主要存在以下的技術問題:I)、由於熱成形件高的強度(1500?1700MPa)，其切邊衝孔需要採用三維雷射切割工藝，生產效率較低；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，且過渡區性能不穩定。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在於提供一種高強熱衝壓成形零件的加工方法，其中通過運用熱傳導和材料相變原理，在控制零件的指定區域與相鄰區域實現選擇性加熱和冷卻，從而使熱成形件的目標區域呈現強度的梯度化分布，在需要剪切、衝孔的區域出現低強度，並實現機械切邊和衝孔，在碰撞吸能區域實現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，因而尤其適用於汽車車身B柱之類的特殊工件加工用途。
[0005]為實現上述目的，按照本發明，提供了一種高強熱衝壓成形零件的加工方法，其特徵在於，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造進行分析，並根據切邊區域、衝孔區域和碰撞吸能區域各自的三維結構，設計形狀與其相符且滿足加工要求的高頻感應加熱線圈；
[0007]2)對切邊、衝孔區域和碰撞吸能區域進行局部的回火或退火至600°C?1000°C的溫度範圍，並優選為800°C，且保持時間為20?120s，以此方式，利用板料的熱傳導來實現回火或退火的溫度梯度變化，實現過渡區性能的平穩過渡；
[0008]3)對局部回火或退火後的零件進行空冷至100°C?500°C，；[0009]4)將經過步驟3)的熱成形件迅速轉移至切邊衝孔模具上進行模具切邊和衝孔。
[0010]本發明的優點和有益效果如下:
[0011]I)使用高頻感應加熱方法比傳統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域。2)可實現模具切邊和衝孔，提高了生產效率，可與現有的熱成形工藝的節拍進行同步。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)本發明是對熱衝壓成形後的零件進行特殊的工藝處理，不改變熱成形件的生產工藝和模具設計準則，降低了工業化生產難度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是目標零件示意圖，主要包括三維結構(如，局部需要切邊，衝孔和性能要求。
[0013]圖2是通過目前通用的熱成形工藝獲得性能均質化熱成形零件的示意圖
[0014]圖3設置相應感應加熱線圈並進行回火或退火的示意圖。
[0015]圖4是回火或退火後的熱成形件進行模具切邊和衝孔示意圖。
[0016]1-高強度區域；2、4_衝孔區域；3_過渡區；5_碰撞吸能區域；6、7_法蘭切邊區域；
8、11_切邊並列平行線圈陣列；9_衝孔螺旋線圈；10_碰撞吸能區域的並列平行線圈陣列。
【具體實施方式】
[0017]以下結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的詳細描述:
[0018]圖1是熱衝壓成形件後的零件，整體性能均一，性能為:強度1500MPa，塑形5%。需要根據圖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衝孔性能。
[0019]根據零件的三維結構和性能的要求，如圖2，如根據局部需要切邊衝孔和吸能部位性能要求，確定零件性能的梯度化分布狀態。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域5的性能要求為:強度600MPa，延伸率15%。並且零件需要在2、4區域進行衝孔，對區域6、7實行法蘭切邊切除。
[0020]根據圖2中所示的零件性能的梯度化分布狀態，設計形狀與其相符且滿足加工要求高頻感應加熱線圈，對熱成形件進行局部的感應加熱回火或退火，加熱溫度範圍:600?1000°C，並優選為800°C，保持時間為O?120s。圖3是根據性能要求(如圖2)和初始的零件三維結構(如圖1)來設計合理的感應加熱線圈來進行回火或退火；衝孔選擇螺旋線圈，對切邊區域和碰撞吸能區域選擇與零件隨形變化的並列平行線圈陣列，且線圈與零件的距離保持恆定。
[0021]將上述局部區域回火或退火後的熱成形件以較低的冷卻速率(空冷)至一定的溫度，溫度範圍:100?500°C。
[0022]最後如圖4所示，將上述經過空冷後的的熱成形件迅速轉移到相應的切邊衝孔模具上，進行模具切邊和衝孔。
[0023]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高強鋼熱衝壓成形零件加工的方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟: 1)根據高強鋼熱衝壓成形零件切邊衝孔區域的三維結構，設計相應的高頻感應加熱線圈，衝孔區域選擇螺旋線圈，切邊區域選擇與零件隨形變化的並列平行線圈陣列，且線圈的距離與零件保持恆定。 2)採用高頻感應加熱線圈對所述切邊、衝孔區域進行局部的回火或退火至600?1000°C的溫度範圍，優選為800°C，並且保持20-120S，以此方式，利用板料的熱傳導來實現回火或退火的溫度梯度變化； 3)對經過上述步驟2)後的零件進行空冷，空冷至100?500°C的溫度範圍； 4)將空冷後的熱成形件迅速轉移至切邊衝孔模具上進行模具切邊和衝孔。
2.如權利要求1所述的一種高強鋼熱衝壓成形零件加工的方法，其步驟I)中的三維結構中還包括有碰撞吸能區域，所述碰撞吸能區域選擇與零件隨形變化的並列平行線圈陣列，且線圈的距離與零件保持恆定。
3.如權利要求2所述的一種高強鋼熱衝壓成形零件加工的方法，所述碰撞吸能區域經加工後與零件其它區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 優先權日:2014年3月24日
【發明者】張宜生, 劉培星, 王凱, 徐亞 申請人:華中科技大學