CN105307793A - 用于镀层钢板的热压成型装置和使用其的热压成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于镀层钢板的热压成型装置以及使用其热压成型的方法，其可减少模塑品的细裂纹的产生并可获得均一的材料性质。

Description

用于镀层钢板的热压成型装置和使用其的热压成型方法

技术领域

本发明涉及热压成型装置和使用所述热压成型装置的热压成型方法，且更具体而言，涉及用于使镀层钢板成型的热压成型装置和方法。

背景技术

目前，汽车制造增加了高强度材料的使用，以生产环境友好、节油、轻便的汽车部件，从而满足社会需要。然而，高强度材料由于例如回弹和难以维持尺寸的问题而难于形成所需的形状，因此高强度材料的使用受到限制。

关于可成型性的这些问题，可通过以下方式制造高强度部件而解决：在确保良好可成型性的高温下，使高强度材料成型为所需形状，并使在模具中成型的高强度材料迅速冷却。该方法被称作“热压成型(HPF)”。通过HPF方法可制造强度等于或大于1500MPa的部件。

在相关技术的HPF处理中，将钢坯加热到900℃或更高温度然后进行压制。然而，在加热钢坯时，由于氧化，在所述钢坯的表面可形成水锈。因此，在HPF处理后，可能需进行额外的处理例如喷射清理处理，来除去成型产品上的水锈。此外，通过所述HPF方法制造的产品的耐腐蚀性也不如镀层产品。

为解决这些问题，专利文献1提出了在钢板上形成铝镀层的方法，所述铝镀层能承受加热炉的苛刻环境，抑制钢板的氧化，并在钢板上形成抗腐蚀的铝(Al)钝化膜。

但是，虽然所述Al镀层的材料具有高度的耐高温性，但Al镀层的材料的耐腐蚀性仍不及通过牺牲阳极法镀锌(Zn)的材料的耐腐蚀性，并且Al镀层材料的制造成本高。因此，使用Zn镀层材料的方法越来越引人关注。

但是，如果将Zn镀层材料加热至高温然后成型为部件，则在部件的壁中可形成大小约10μm至30μm的微裂纹，因此使该部件的性质(例如弯曲性)劣化。因此，Zn镀层材料的应用受到了限制。

(专利文献1)美国专利第6,296,805号。

发明内容

技术问题

本发明可提供一种用于对镀层钢板特别是锌(Zn)镀层钢板进行HPF处理的热压成型(HPF)装置，同时减少成型产品中的微裂纹的形成并赋予所述成型产品均一的性质，以及提供一种使用所述HPF装置的HPF方法。

技术方案

根据本发明的一方面，用于使镀层钢板成型的热压成型(HPF)装置可包括上模和下模，其中所述上模和下模可限制一部分坯件，且所述HPF装置还可包括凸轮，设置所述凸轮来使未被所述上模和下模限制的坯件的另一部分成型，从而形成定形部分。

根据本发明的另一方面，用于使镀层钢板成型的HPF方法可包括：加热坯件；使用HPF装置使加热坯件成型；以及使成型的坯件冷却，其中在加热坯件的成型过程中，所述加热坯件的一部分可通过所述HPF装置的上模和下模限制，而未被所述上模和下模限制的加热坯件的另一部分可通过凸轮成型，从而形成定形部分。

有益效果

根据本发明，当镀层钢板例如锌(Zn)镀层的钢板通过热压成型(HPF)处理加工时，可减少在成型产品中的微裂纹的形成，并且成型产品可具有高度的可成型性，例如弯曲性。此外，可生产具有高品质的成型产品，并且特别是，所述成型产品的定形部分可具有均一的性质。

附图说明

图1为显示相关技术的热压成型(HPF)装置和方法的示意图。

图2为显示通过相关技术的HPF方法制造的成型产品的定形部分的示意图。

图3为显示通过相关技术的HPF方法制造的成型产品中的塑性应变的示意图。

图4为显示本发明的示例性实施方案的示例性HPF装置和方法的示意图。

图5为显示根据本发明的示例性实施方案制造的成型产品中的塑性应变的示意图。

图6为显示本发明另一示例性实施方案的示例性HPF装置和方法的示意图。

图7(a)为显示通过相关技术的方法制造的成型产品的塑性应变的示意图，以及图7(b)为显示根据本发明其他示例性实施方案制造的成型产品的塑性应变的示意图。

图8(a)为通过相关技术的方法制造的成型产品的定形部分的图片，以及图8(b)为根据本发明其他示例性实施方案制造的成型产品的定形部分的图片。

具体实施方式

发明人已发现，如果镀层钢板，特别是锌(Zn)镀层的钢板，经过热压成型(HPF)处理，则成型部件(成型产品)会具有微裂纹(非常小的裂缝或显微裂纹(microcrack))，并且由于在该成型产品的定形部分上的非均匀冷却，该成型产品的性质并不均一。因此，发明人进行了研究以解决这些问题。

以下将参照附图详细描述本发明的示例性实施方案。但是，附图仅用于说明目的而非旨在限制本发明的范围。

图1为显示相关技术的HPF处理的示意图。如图1所示，在HPF处理中，将加热的坯件置于上模和下模之间，然后使用所述上模和下模压制以制备成型产品。

图2显示了通过如图1所示的相关技术的HPF方法处理镀层钢板之后的镀层钢板的定形部分的表面。如图2所示，通过相关技术的HPF方法由镀层钢板制造的成型产品在成型产品的定形部分有微裂纹。

为分析其原因，分析了图2所示的成型产品中的塑性应变，并且其分析结果示于图3中。如图3所示，使用相关技术的HPF装置制备的成型产品在该成型产品的定形部分具有过量的塑性形变，并且在该定形部分中形成了微裂纹。

具体地，微裂纹形成于所述定形部分的壁中，特别是在该定形部分的壁的下端部分，这是由于在下端部分上的集中形变所引起的。可修改成型产品的设计形状以减少形变。但是，由于设计的改变有限，修改成型产品的设计形状可能并不容易。因此，发明人发明了使用凸轮来减少形变和微裂纹的方法。

另外，当将坯件压制在上模和下模之间时，在所述坯件的定形部分的坯件的厚度减小，且在坯件与上模和下模之间形成狭窄的间隙。结果是，当坯件压制之后在模具中冷却时，该坯件不能均匀冷却，因此使坯件的定形部分的性质劣化。

因此，发明人发明了设置用于防止在成型产品中产生微裂纹并赋予成型产品均匀的性质的HPF装置，以及使用所述HPF装置的HPF方法。

首先，将详细描述本发明的HPF装置。

本发明的HPF装置包括：设置用于限制一部分坯件的上模和下模；以及设置使所述坯件的未限制部分形变以形成定形部分的凸轮。

所述凸轮以其方向不同于所述上模和下模移动的方向移动而使定形部分成型。

图4为显示了本发明的示例性实施方案的示例性HPF装置的示意图。如图4所示，本发明的示例性实施方案的HPF装置包括上模和下模，以及位于所述上模和下模之间的凸轮。例如图1所示的相关技术的HPF装置不包括凸轮，并且当使用该相关技术的HPF装置压制坯件时，用该HPF装置的上模和下模来限制坯件。

然而，当使用本发明的示例性实施方案的HPF装置压制坯件时，上模和下模限制坯件的一部分，并且使用凸轮使该坯件的非限制部分成型从而形成定形部分。在如图4所示的HPF装置中，所述凸轮在独立于在垂直方向移动的上模和下模的水平方向上移动，以使定形部分成型。

在使该定形部分成型时，该定形部分的塑性形变被所述凸轮分散。即，如图4所示，当使用本发明示例性实施方案的HPF装置将坯件压制成所需的形状时，所述上模和下模限制坯件的一部分并使其定形，而所述凸轮移动以使所述坯件未被所述上模和下模限制的另一部分定形。

在图4所示的HPF装置中，除了所述上模和下模外还提供了凸轮。

图5显示了在使用图4所示的HPF装置制造的成型产品中的塑性应变，通过对成型的分析测量该塑性应变。当将图5所示的结果与图3所示的结果比较时，使用本发明示例性实施方案的HPF装置制备的成型产品的定形部分的塑性应变显著降低。因此，在使用本发明示例性实施方案的HPF装置制造的产品中，微裂纹的形成可显著减少。

图6显示了本发明另一示例性实施方案的另一示例性HPF装置。在图6所示的HPF装置中，凸轮设置为与上模和下模分开。

在图6所示的HPF装置中，所述上模和下模限制坯件以使坯件固定，而坯件的成型实际上通过所述凸轮进行。即，所述上模和下模使所述坯件固定，而所述凸轮在预设的角度移动使坯件成型。

图7(b)显示了使用图6所示的HPF装置制造的成型产品的塑性应变，通过对成型的分析测量该塑性应变。图7(a)显示了通过相关技术的方法制备的成型产品的塑性应变。参照图7(a)和7(b)，通过本发明其他示例性实施方案的HPF装置制备的成型产品中的塑性应变(图7(b))比通过相关技术方法制备的成型产品中的塑性应变(图7(a))低得多。

另外，图8(a)显示了使用图6所示的HPF装置制造的成型产品的定形部分的表面，而图8(b)显示了使用相关技术的HPF装置制备的成型产品的定形部分的表面。参照图8(a)，使用本发明其他示例性实施方案的HPF装置制造的成型产品在钢基中没有出现大的微裂纹。但是，参照图8(b)，该成型产品的钢基中形成了大的微裂纹。

另外，本发明的一个示例性实施方案提供一种用于使镀层钢板成型的HPF方法。下文中，将详细描述该HPF方法。

根据本发明示例性实施方案的HPF方法，将准备好的坯件在HPF加热并在装置中成型。

如图4和图6所示，该HPF装置的上模和下模用于限制坯件的一部分，而该HPF装置的凸轮用于使坯件的非限制部分成型以形成定形部分。

在图4所示的实例中，该HPF装置的上模和下模用于限制坯件的一部分，并使其成型，而该HPF装置的凸轮用于通过向非限制部分的坯件移动而使其成型，从而完全成型。与此不同，在图6所示的实例中，虽然上模限制下模，但上模和下模不参与成型，而凸轮通过移动使一部分坯件成型。

根据如图1所示的相关技术的HPF方法，当使一部分坯件成型时，该部分的坯件由于摩擦而持续经历塑性形变。因此，该部分在成型后具有大量的塑性形变，并因此在定形部分可形成微裂纹。结果是，可能制造出具有较差弯曲性和可成型性的成型产品。此外，经历持续形变的定形部分可具有比其他部分更加减少的厚度。在这种情况下，当冷却该坯件时，由于该定形部分与该模具接触不均匀，定形部分就可能冷却不均匀，并因此可能具有不均一的性质。

然而，根据本发明示例性实施方案的HPF方法，如图4和6所示，当使一部分的坯件成型时，该部分不会持续地经历塑性形变，因此可防止在该部分中微裂纹的形成以及该部分厚度的降低。另外，由于所述凸轮向模具推送该部分，该部分与模具可很好的相互接触，并在所述坯件冷却后，该部分可具有均一的性质。

同时，所述坯件可均匀地加热以具有相同的温度，或者可在一些区域加热至相对较高的温度而在其他区域加热至相对较低的温度以制备多强度的成型产品。

具体地，可将所述坯件的整个区域加热至温度等于或高于该坯件的A3温度，或可将该坯件在预设区域加热至温度等于或高于A3温度而在另一区域加热至温度等于或低于该坯件的A1温度。

在前一种情况下，通过所述HPF方法形成的产品的整个区域可具有高强度，而在后一种情况下，通过所述HPF方法可形成多强度产品。所述多强度产品可在加热至相对较高温度的区域具有相对高的强度，而在加热至相对较低温度的区域具有相对低的强度。

上述中，可使用任何加热方法。即，可使用相关技术中用于加热钢的任何方法。例如，所述坯件可在加热炉的气氛中加热或使用感应加热装置加热。

在所述坯件完全成型后，将坯件冷却。例如，可通过使该HPF装置的模具冷却来使坯件间接冷却。但是，坯件的冷却并不限于此。另外，可使用相关技术的HPF方法中通常使用的冷却条件。

Claims (9)

1.一种用于使镀层钢板成型的热压成型装置，所述热压成型装置包括上模和下模，

其中所述上模和下模限制一部分坯件，且所述热压成型装置还包括凸轮，设置所述凸轮来使未被所述上模和下模限制的坯件的另一部分成型，从而形成定形部分。

2.权利要求1的热压成型装置，其中所述凸轮以方向不同于所述上模和下模移动的方向而移动。

3.权利要求1的热压成型装置，其中将所述凸轮设置于所述上模和下模之间。

4.权利要求1的热压成型装置，其中将所述凸轮与所述上模或所述下模的一部分分开。

5.一种用于使镀层钢板成型的热压成型方法，所述热压成型方法包括：

加热坯件；

使用热压成型装置使所述加热的坯件成型；以及

使所述成型的坯件冷却，

其中在所述加热坯件的成型过程中，所述加热坯件的一部分通过所述热压成型装置的上模和下模限制，而未被所述上模和下模限制的加热坯件的另一部分通过凸轮成型，从而形成定形部分。

6.权利要求5的热压成型方法，其中在所述加热的坯件的成型过程中，使所述凸轮以方向不同于所述上模和下模移动的方向而移动。

7.权利要求5的热压成型方法，其中将所述凸轮设置于所述上模和下模之间。

8.权利要求5的热压成型方法，其中将所述凸轮与所述上模或所述下模的一部分分开。

9.权利要求5的热压成型方法，其中在加热所述坯件的过程中，将所述坯件整体加热至温度等于或高于该坯件的A3温度，或将所述坯件在预设区域加热至温度等于或高于该坯件的A3温度而在另一区域加热至温度等于或低于该坯件的A1温度。