CN103878237A - 一种高强钢热冲压成形零件加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强钢热冲压成形零件加工的方法，该加工方法主要原理是针对热冲压成形后性能均一的零件,对其进行局部的回火或退火处理，利用板料的热传导实现回火或退火温度的梯度化变化，实现性能的梯度化变化，在保证其他区域保持高强度的前提下提高零件的局部切边冲孔性能和碰撞性能。该方法实现过程包括根据切边冲孔区域和碰撞吸能区域的三维结构，设计相应的高频感应加热线圈，对切边、冲孔区域和碰撞吸能区域进行局部的回火或退火至一定温度，实现回火或退火的温度梯度变化，对局部回火或退火后的零件进行空冷，空冷至一定的温度，最后将空冷后的热成形件迅速转移至切边冲孔模具上进行模具切边和冲孔。

Description

一种高强钢热冲压成形零件加工的方法

技术领域

本发明属于高强度钢热冲压成形件加工领域，更具体地，涉及一种实现上述零件切边冲孔和碰撞吸能区域的加工的方法。

背景技术

高强度钢热成形件可以达到1500-1700MPa的高强度,，但是其延展性会随强度的升高而降低，而乘用车体的某些部位需要有一定的强度和塑性来吸收能量从而改善耐撞性能。如汽车车身的B柱，其上段和和中间段需要足够的强度使得汽车在承受冲击时能够保证车体的完整，防止碰撞侵入造成乘员伤害，下端除了需要一定的强度外，更需要较好的延展性以便吸收碰撞能量。

现有的高强钢热冲压成形工艺，为保证质量一致性和生产效率，一般采用一次成形获得强度均匀的整体零件。由于高强钢板热冲压成形零件的强度高（1500-1700MPa），常规冲孔、切边技术难以实现，只能采用激光切割技术。尽管随着激光切割设备和工艺的成熟时加工成本有所下降，但是要与现有的热成形工艺实现节拍同步还有困难，因此需要多台套三维激光切割设备才能实现与热成形生产线同步。热成形零件的切边冲孔等加工方式生产效率低、投资成本大是急待解决的问题。综合来看，现有的高强钢加工方法主要存在以下的技术问题：1）、由于热成形件高的强度（1500～1700MPa），其切边冲孔需要采用三维激光切割工艺，生产效率较低；2）利用不同的模具温度来控制板料的冷却塑料获取性能梯度化的方法，其工艺控制难度较大，且过渡区性能不稳定。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种高强热冲压成形零件的加工方法，其中通过运用热传导和材料相变原理，在控制零件的指定区域与相邻区域实现选择性加热和冷却，从而使热成形件的目标区域呈现强度的梯度化分布，在需要剪切、冲孔的区域出现低强度，并实现机械切边和冲孔，在碰撞吸能区域实现与零件其它部位不同的强度，而在零件的其它部位保持高强度，满足强度要求，因而尤其适用于汽车车身B柱之类的特殊工件加工用途。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种高强热冲压成形零件的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）对作为加工对象的高强钢零件形状构造进行分析，并根据切边区域、冲孔区域和碰撞吸能区域各自的三维结构，设计形状与其相符且满足加工要求的高频感应加热线圈；

2）对切边、冲孔区域和碰撞吸能区域进行局部的回火或退火至600℃～1000℃的温度范围，并优选为800℃，且保持时间为20～120s，以此方式，利用板料的热传导来实现回火或退火的温度梯度变化，实现过渡区性能的平稳过渡；

3）对局部回火或退火后的零件进行空冷至100℃～500℃，；

4）将经过步骤3）的热成形件迅速转移至切边冲孔模具上进行模具切边和冲孔。

本发明的优点和有益效果如下：

1）使用高频感应加热方法比传统的炉子加热方法效率高，加热速度快，且可以灵活的控制加热区域。2）可实现模具切边和冲孔，提高了生产效率，可与现有的热成形工艺的节拍进行同步。3）利用梯度化的性能分布，在碰撞过程中强度低且塑形高的部位可大大吸收能量，从而提高了车身的碰撞性能；4）本发明是对热冲压成形后的零件进行特殊的工艺处理，不改变热成形件的生产工艺和模具设计准则，降低了工业化生产难度。

附图说明

图1是目标零件示意图，主要包括三维结构（如，局部需要切边，冲孔和性能要求。

图2是通过目前通用的热成形工艺获得性能均质化热成形零件的示意图

图3设置相应感应加热线圈并进行回火或退火的示意图。

图4是回火或退火后的热成形件进行模具切边和冲孔示意图。

1-高强度区域；2、4-冲孔区域；3-过渡区；5-碰撞吸能区域；6、7-法兰切边区域；8、11-切边并列平行线圈阵列；9-冲孔螺旋线圈；10-碰撞吸能区域的并列平行线圈阵列。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是热冲压成形件后的零件，整体性能均一，性能为：强度1500MPa，塑形5%。需要根据图2的性能要求来改变局部的强塑形来提高碰撞性能和切边冲孔性能。

根据零件的三维结构和性能的要求，如图2，如根据局部需要切边冲孔和吸能部位性能要求，确定零件性能的梯度化分布状态。图2中,左半部分零件1的性能要求为:强度1500MPa,延伸率5%；右半部分零件中的碰撞吸能区域5的性能要求为:强度600MPa,延伸率15%。并且零件需要在2、4区域进行冲孔，对区域6、7实行法兰切边切除。

根据图2中所示的零件性能的梯度化分布状态，设计形状与其相符且满足加工要求高频感应加热线圈，对热成形件进行局部的感应加热回火或退火，加热温度范围：600～1000℃，并优选为800℃，保持时间为0～120s。图3是根据性能要求（如图2）和初始的零件三维结构（如图1）来设计合理的感应加热线圈来进行回火或退火；冲孔选择螺旋线圈，对切边区域和碰撞吸能区域选择与零件随形变化的并列平行线圈阵列，且线圈与零件的距离保持恒定。

将上述局部区域回火或退火后的热成形件以较低的冷却速率（空冷）至一定的温度，温度范围：100～500℃。

最后如图4所示，将上述经过空冷后的的热成形件迅速转移到相应的切边冲孔模具上，进行模具切边和冲孔。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高强钢热冲压成形零件加工的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）根据高强钢热冲压成形零件切边冲孔区域的三维结构，设计相应的高频感应加热线圈，冲孔区域选择螺旋线圈，切边区域选择与零件随形变化的并列平行线圈阵列，且线圈的距离与零件保持恒定。

2）采用高频感应加热线圈对所述切边、冲孔区域进行局部的回火或退火至600～1000℃的温度范围，优选为800℃，并且保持20-120s，以此方式，利用板料的热传导来实现回火或退火的温度梯度变化；

3）对经过上述步骤2）后的零件进行空冷，空冷至100～500℃的温度范围；

4）将空冷后的热成形件迅速转移至切边冲孔模具上进行模具切边和冲孔。

2.如权利要求1所述的一种高强钢热冲压成形零件加工的方法，其步骤1）中的三维结构中还包括有碰撞吸能区域，所述碰撞吸能区域选择与零件随形变化的并列平行线圈阵列，且线圈的距离与零件保持恒定。

3.如权利要求2所述的一种高强钢热冲压成形零件加工的方法，所述碰撞吸能区域经加工后与零件其它区域具有不同的强度和延伸率。

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