一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱沖壓成形領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱沖壓技術(shù)是將傳統(tǒng)熱處理技術(shù)及冷沖壓技術(shù)相結(jié)合的最新制造技術(shù)，其主要原理是先將鋼板放在專用的加熱裝置中加熱到900°C以上，并且保溫一段時(shí)間，使板料完全奧氏體化，然后把高溫下的板料通過機(jī)械手等裝置迅速轉(zhuǎn)移到熱沖壓模具中并且快速成形，在熱沖壓模具中設(shè)置有冷卻裝置，在成形的同時(shí)對鋼板進(jìn)行淬火，使鋼板的顯微結(jié)構(gòu)由奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻鸟R氏體組織，成形件得到強(qiáng)化硬化，強(qiáng)度大幅度提高。常溫下強(qiáng)度500-600MP的硼合金鋼在淬火后抗拉強(qiáng)度可達(dá)1500MP以上，并且具有非常高的尺寸精度，基本沒有回彈。
[0003]熱沖壓成形工藝中鋼板在成形之前必須被加熱到奧氏體化溫度以上，通過模具自帶的冷卻系統(tǒng)使其淬火，得到均勻的馬氏體組織，而馬氏體轉(zhuǎn)變的發(fā)生要求板料的冷卻速率必須大于某一臨界值，以22MnB5為例，其馬氏體轉(zhuǎn)變的理論臨界冷卻速率為27°C /s，但是實(shí)際上冷卻速率通常大于30°C/s才能保證奧氏體充分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。然而目前熱沖壓成形一般僅限于薄板，由于薄板厚度薄，當(dāng)板料與模具充分接觸時(shí)，板料的溫度迅速降低，并且可以快速傳遞到板料的中性面內(nèi)，既滿足冷卻速率大于30 °C的要求，板料的冷卻又均勻。中厚板因板料厚度較厚，板料中心面部分無法均勻冷卻淬火，無法讓奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變順利進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明對上述問題進(jìn)行了改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的中厚鋼板在沖壓成型過程中因板料厚度較厚，板料中心面部分無法均勻冷卻淬火，無法讓奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變順利進(jìn)行。
[0005]本發(fā)明的具體實(shí)施方案是:一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法，在待加熱的鋼板板料上設(shè)置有用于控制淬火時(shí)的冷卻速率達(dá)到馬氏體轉(zhuǎn)換的臨界速率的通孔。
[0006]進(jìn)一步的，高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓包括下列步驟:
(1)對待加工中厚鋼板根據(jù)成型要求進(jìn)行沖料；
(2)對沖料完成后的中厚鋼板上進(jìn)彳丁通孔的鉆孔工序；
(3)對鉆孔完成后的中厚鋼板轉(zhuǎn)移至模具內(nèi)進(jìn)行沖壓成型；
(4)成型后的沖壓件進(jìn)行淬火，使鋼板的顯微結(jié)構(gòu)由奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻鸟R氏體組織，成形件得到強(qiáng)化硬化。
[0007]進(jìn)一步的，所述鉆孔工序的通孔呈圓形，且沿板料長寬方向均勻分布。
[0008]進(jìn)一步的，所述的通孔在鋼板沖壓彎曲、變形處不鉆孔以免引起應(yīng)力集中使板料沖斷。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明在落料與加熱之間設(shè)置有鉆孔工序，根據(jù)板料的厚度和尺寸，在厚度方向鉆取大小相同，分布均勻的圓形通孔，在不影響板料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下可通過調(diào)節(jié)通孔直徑和孔間距來控制淬火時(shí)的冷卻速率，以達(dá)到馬氏體轉(zhuǎn)換的臨界速率。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明沖壓鋼板板材結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0012]如圖1所示，下面通過實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0013]實(shí)例1:
U形件鋼板材料:22MnB5、厚度:8mm鋼板熱成形步驟為:
(1)落料:是把板材沖壓出所需外輪廓坯料的過程。
[0014](2)鉆孔:在厚度方向鉆取大小相同，分布均勻的圓形通孔，通孔的直徑4_，圓角處不鉆孔。
[0015](3)加熱:即奧氏體化工序，將板料放在加熱爐中加熱至900°C，并保溫5分鐘，使其均勻奧氏體化。加熱過程中為了防止板料氧化，加熱爐內(nèi)設(shè)置有惰性氣體保護(hù)機(jī)制。
[0016](4)轉(zhuǎn)移:通過機(jī)械手臂將高溫下的板料快速送進(jìn)帶有冷卻系統(tǒng)的熱沖壓模具的一個(gè)工序，板料成形初始溫度為800 °C。
[0017](5)沖壓及淬火:板料轉(zhuǎn)移到摩擦系數(shù)0.35的沖壓模具中立即對板料進(jìn)行沖壓，沖壓速率為0.15m/s，成形之后合模保壓10s，使其在模具內(nèi)充分冷卻淬火，實(shí)現(xiàn)奧氏體向馬氏體的充分轉(zhuǎn)變。
[0018]實(shí)例2:
鋼板材料:22MnB5、厚度:16mm鋼板熱成形步驟為:
(1)落料:是把板材沖壓出所需外輪廓坯料的過程。
[0019](2)鉆孔:在厚度方向鉆取大小相同，分布均勻的圓形通孔，通孔的直徑8mm，在板料彎曲、變形處不鉆孔，以免引起應(yīng)力集中使板料沖斷。
[0020](3)加熱:即奧氏體化工序，將板料放在加熱爐中加熱至950°C，并保溫5分鐘，使其均勻奧氏體化。加熱過程中為了防止板料氧化，加熱爐內(nèi)設(shè)置有惰性氣體保護(hù)機(jī)制。
[0021](4)轉(zhuǎn)移:通過機(jī)械手臂將高溫下的板料快速送進(jìn)帶有冷卻系統(tǒng)的熱沖壓模具的一個(gè)工序。板料成形初始溫度為850°C。
[0022](5)沖壓及淬火:板料轉(zhuǎn)移到摩擦系數(shù)0.35的沖壓模具中立即對板料進(jìn)行沖壓，沖壓速率為0.2m/s，成形之后合模保壓12s，使其在模具內(nèi)充分冷卻淬火，實(shí)現(xiàn)奧氏體向馬氏體的充分轉(zhuǎn)變。
[0023]本發(fā)明工藝制備的零件可用于汽車結(jié)構(gòu)梁、防撞梁等部件；也可以作為船體、航母支撐件使用，此時(shí)從鋼板兩側(cè)焊接薄板，通孔中用軟鋼填充，主要目的是保證良好的防水效果。本發(fā)明工藝在中厚板熱沖壓成形過程中表現(xiàn)出良好的相變及成形過程，成形后鋼板具有良好的機(jī)械性能，強(qiáng)度達(dá)1500MPa以上。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法，其特征在于，在待加熱的鋼板板料上設(shè)置有用于控制淬火時(shí)的冷卻速率達(dá)到馬氏體轉(zhuǎn)換的臨界速率的通孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法，其特征在于，高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓包括下列步驟: (1)對待加工中厚鋼板根據(jù)成型要求進(jìn)行沖料； (2)對沖料完成后的中厚鋼板上進(jìn)彳丁通孔的鉆孔工序； (3)對鉆孔完成后的中厚鋼板轉(zhuǎn)移至模具內(nèi)進(jìn)行沖壓成型； (4)成型后的沖壓件進(jìn)行淬火，使鋼板的顯微結(jié)構(gòu)由奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻鸟R氏體組織，成形件得到強(qiáng)化硬化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法，其特征在于，所述鉆孔工序的通孔呈圓形，且沿板料長寬方向均勻分布。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法，其特征在于，所述的通孔在鋼板沖壓彎曲、變形處不鉆孔以免引起應(yīng)力集中使板料沖斷。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度中厚鋼板熱沖壓方法，具體步驟包括落料、鉆孔、加熱、沖壓及淬火、后處理等，相比于傳統(tǒng)的熱沖壓工藝，本發(fā)明在落料與加熱之間設(shè)置有鉆孔工序，根據(jù)板料的厚度和尺寸，在厚度方向鉆取大小相同，分布均勻的圓形通孔，在不影響板料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下可通過調(diào)節(jié)通孔直徑和孔間距來控制淬火時(shí)的冷卻速率，以達(dá)到馬氏體轉(zhuǎn)換的臨界速率。
【IPC分類】B21D22/02, B21C37/02
【公開號(hào)】CN105251802
【申請?zhí)枴緾N201510743751
【發(fā)明人】馬寧, 楊勇, 馬鈺杰, 姚立綱
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月5日