CN102554048A - 一种变强度超高强钢热冲压件的成形方法 - Google Patents

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于思彬
徐虹
李欣
吕萌萌
孟佳
沈永波
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本发明涉及一种变强度超高强钢热冲压件的成形方法，其目的在于解决成形具有局部软化部分的变强度热冲压件的技术难题。所述的成形方法是通过改变与软化部相应的凸、凹模模块内的冷却管道来实现的。通过减小冷却管道直径、增加管道之间的距离、增加管道到模具的表面距离的方法，减小板料的淬火程度，降低成形件的马氏体含量，从而使该部分强度降低，得到变强度热冲压件。

Description

一种变强度超高强钢热冲压件的成形方法
技术领域：
本发明通过改变热冲压模具凸、凹模内局部冷却管道的设计，提供了一种变强度超高强度钢热冲压件的成形方法，属于热冲压成形领域。
背景技术：
热冲压成形是一项专门用于成形超高强度钢板的新技术，在二十一世纪初得到了广泛的应用。热冲压成形技术的原理是将常温下强度为500-600MPa的高强度硼合金钢板加热到900-950℃，保温5-7分钟，使其完全奥氏体化，然后送入内部带有冷却管路的模具内冲压成形，钢板同时被模具表面冷却淬火，奥氏体转变成马氏体，发生相变强化，强度大幅提高，可以达到1500MPa以上。超高强钢热冲压件在汽车上的应用，实现了车体轻量化，同时其超高的强度可以提高车体的弯曲刚性和扭转刚性，显著提高部件的加工硬化能力，使车身在发生碰撞时变形量很小，保证了整车的安全性，因此超高强钢热冲压件在汽车制造领域的应用越来越广泛。
采用传统热成形工艺获得的零件组织为全部的马氏体，零件各部分强度相等，而有些零件的特定部分则要求有不同的强度，例如汽车B柱零件。B柱的主要作用是在车身发生侧面碰撞时保护乘客安全，因此常采用热成形工艺提高其强度。在靠近B柱下固定部的位置处有一软化部，强度相对较低，不高于800MPa，发生碰撞时软化部首先变形并吸收大量能量。但传统的热成形工艺只能成形强度均一的零件，这就给变强度热冲压件的成形带来了技术难题。
为解决这一难题，研究人员提供了防止零件软化部分迅速冷却的一些方法，例如在软化部的凸、凹模上设置凹槽或者对软化部的凸、凹模进行单独加热，以此来降低软化部的冷却效率。但这增加了模具设计的困难程度，成形工艺变得复杂，而且热冲压件的稳定性不高。
发明内容：
本发明提供了一种变强度超高强钢热冲压件的成形方法，以有效解决传统热成形工艺无法成形变强度热冲压件的技术难题。
用于成形和冷却板料的凸、凹模采取分段式结构，每个模块分别设有入水口和出水口，实行单独冷却。这样可以针对零件的不同位置，在相应的凸、凹模模块内部设计不同的冷却管道。
设计与高强度位置相应的凸、凹模模块内的冷却管道时，要保证模具表面对零件的充分冷却，确保冷却淬火后的零件组织为全部的马氏体。而设计与软化部相应的凸、凹模模块内的冷却管道时，减小冷却管道直径、增加管道之间的距离，增加管道到模具表面的距离，降低模具表面对软化部的冷却效率。零件成形后软化部的组织具有少量的马氏体，强度大大降低，从而实现了变强度热冲压件的成形。
本发明的优点在于，要成形变强度热冲压件的软化部分，只需改变相应的凸、凹模模块内部的冷却管道设计，不需要在相应的凸、凹模模块中使用凹槽、插入物，或者单独加热，这样不仅简化了模具设计和成形工艺，而且还提高了冲压件的精度和稳定性。
附图说明：
图1是B柱零件示意图，图2是B柱热冲压模具示意图，图3是A-A截面的冷却管道分布图，图4是B-B截面的冷却管道分布图。1、软化部，2、凹模，3、冷却管道，4、板料，5、凸模，6、凹模，7、冷却管道，8、板料，9、凸模。
具体实施方式：
下面以汽车B柱零件为例，结合附图1-4说明本发明的具体实施方案。
用于成形和冷却板料的凸、凹模采取分段式结构，每个模块具有独立的冷却系统，分别设有入水口和出水口。分段式结构不仅便于冷却管道的加工，提高冷却效率，还可以根据零件不同位置的强度要求，在其对应的凸、凹模模块内部单独设计冷却管道。
B柱的软化部位于靠近下固定部一定距离处，如图1所示。软化部要求有较低的强度和较高的塑性，在车身发生碰撞时可以首先发生变形，吸收大量的能量。B柱的软化部与其它位置强度相差较大，因此，应该在其相应的凸、凹模模块内设置特殊的冷却管道，以达到不同的冷却效果。
B柱除软化部以外的其他部分对于强度要求很高，例如B柱中间位置(图2A-A处)，在设计冷却管道时，要合理设置凸、凹模内的冷却管道直径、管道之间的距离和管道到模具表面的距离(如图3所示)，确保模具表面对零件的快速冷却。另外，冷却管道的放置要保证冷却管道与模具表面的距离一致，防止冷却不均。冷却淬火后的零件组织为全部的马氏体，强度在1300MPa以上。
软化部(图2B-B处)强度要求低，与其相应的凸、凹模模块内的冷却管道设计要防止零件的快速冷却，其冷却管道设计如图4所示，与图3相比，软化部的冷却管道设计减小了冷却管道直径、增加了管道之间的距离，增加了管道到模具表面的距离，以此降低模具表面对板料的淬火程度，使得零件成形后软化部的组织只具有小比例的马氏体，强度大大降低，不高于800MPa。
本发明的优点在于：
(1)可以成形变强度超高强钢热冲压件，克服了传统热成形工艺只能成形强度均一零件的局限。当零件的特定部分有强度要求时，可以将其相应的凸、凹模模块内部的冷却管道根据强度要求单独设计，确定合适的管道直径、管道之间的距离和管道到模具表面的距离，改变冷却效率，这样通过改变冷却管道的设计就可实现零件对变强度的要求。
(2)用于成形和冷却软化部的凸、凹模内的冷却管道，由于减小了管道直径，增大了管道之间的距离，这样可以减小管道直径和管道的数量，节约成本。
(3)不需要在成形和冷却软化部的凸、凹模模块中使用凹槽或插入物，或者对软化部的凸、凹模模块进行单独加热，只改变冷却管道的设计就可实现变强度的要求，简化了模具设计和成形工艺，提高了产品的可靠性。

Claims (3)

1.本发明涉及一种变强度超高强钢热冲压件的成形方法，其特征在于，热冲压模具用于成形和冷却淬火的凸、凹模采取分段式结构，可根据热冲压件不同位置的强度要求，在相应的凸、凹模模块内设置不同冷却效果的管道。
2.如权利要求1所述的变强度超高强钢热冲压件的成形方法，其特征在于：零件要求软化的部分，在其相应的凸、凹模模块内部设置冷却管道直径小、管道间距大、管道到模具表面距离大的冷却系统。
3.如权利要求1所述的变强度超高强钢热冲压件的成形方法，其特征在于：凸、凹模各模块实行单独冷却，每个模块都分别设有入水口和出水口。
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