CN106086364A - 汽车热成型零件局部软化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车热成型零件局部软化方法，可通过多种方式实现：1、在热成型的板料加热阶段，控制不同区域的板料温度；2、在热成型工艺的合模阶段，控制模具不同区域的镶块温度；3、在热成型工艺的合模阶段，控制不同区域板料的降温速率；4、在热成型工艺完成后，对热成型零件局部再采用二次加热。本发明能够实现同一个热成型零件在不同区域有不同的机械性能，优化零件在整车碰撞试验中的性能表现。所述变性能热成型零件，高强度部分以淬火马氏体为主，抗拉强度≥1300Mpa。低强度部分以铁素体、珠光体、贝氏体、回火马氏体中、残余奥氏体中一种或多种组合而成，抗拉强度≤1000Mpa。

Description

汽车热成型零件局部软化方法
技术领域
本发明涉及一种汽车热成型零件局部软化方法，以实现同一个热成型零件在不同区域有不同的机械性能，优化零件在整车碰撞试验中的性能表现。
背景技术
为提升整车的碰撞性能，热成型零件在汽车车身上的运用越来越广泛。但是传统的热成型零件组织结构主要为淬火马氏体，同一个零件上只能实现一种强度范围。对热成型零件采用局部软化工艺，定制局部材料组织结构，可以实现同一个零件在不同的区域有不同的强度范围，更利于优化整车的碰撞性能。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车热成型零件局部软化方法。
本发明的第一种技术方案为：一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，料片需要软化的部分为软区，其余部分为硬区，通过加热炉内进行分区加热，使料片软区的温度加热到500℃-860℃，料片硬区的温度加热到860℃-960℃，直至料片的硬区完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，模具合模时快速冷却，使料片的硬区主要形成高强度淬火马氏体，料片的软区部分奥氏体化，形成部分高强度淬火马氏体+部分原始材料组织结构；或者，料片的软区未进行奥氏体化，依然完全保留原始金相组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
本发明的第二种技术方案为：一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，料片需要软化的部分为软区，料片的其余部分硬区，料片硬区所对应的模具镶块温度≤80℃，而料片软区所对应的模具镶块温度为300℃-600℃，合模过程中，料片硬区快速冷却形成淬火马氏体，料片软区始终保持高温，进行等温转变，形成铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体中的一种或多种组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
本发明的第三种技术方案为：一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，料片需要软化的部分为软区，料片的其余部分为硬区，料片硬区所对应的模具镶块温度始终≤80℃，而料片软区所对应的模具镶块由热传导率低的材料制成，合模过程中，料片硬区快速冷却形成淬火马氏体，料片软区缓慢降温，形成铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体中的一种或多种组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
热传导率低材料为陶瓷或云母板或石棉或耐高温高压玻璃纤维。
本发明的第四种技术方案为：一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，料片需要软化的部分为软区，料片的其余部分为硬区，模具合模时快速冷却，料片硬区全部形成高强度淬火马氏体，而料片软区所对应的模具镶块型面让空，使该局部区域料片在成型和保压过程中慢速空冷，无快速冷却形成淬火马氏体的过程，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
本发明的第五种技术方案为：一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片全部完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，模具合模时快速冷却，使料片全部形成高强度淬火马氏体；3)在成型冷却工序之后，将零件需要软化的部分二次加热至500℃-1000℃，保持高温3-10s，直至需要软化的部分由高强度淬火马氏体转变成回火马氏体，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
作为优选，所述热成型零件为前立柱或A柱或B柱或B柱内板或C柱或前纵梁或后纵梁或地板横梁或地板边梁或保险杠横梁或顶盖横梁或整体门环件或整体侧围内板。
有益效果：本发明通过改进加热工序或成型冷却工序，或者增加二次加热工序，能够实现同一个热成型零件在不同区域有不同的机械性能，优化零件在整车碰撞试验中的性能表现。所述变性能热成型零件，高强度部分以淬火马氏体为主，抗拉强度≥1300Mpa。低强度部分以铁素体、珠光体、贝氏体、回火马氏体中、残余奥氏体中一种或多种组合而成，抗拉强度≤1000Mpa。在高强度与低强度中间，有一个强度的自然过渡区，过渡区强度由≥1300Mpa逐步降低，自然过渡到≤1000Mpa。
附图说明
图1是B柱一个硬区和一个软区的示意图。
图2是B柱两个硬区和一个软区的示意图。
图3是整体门环件三个硬区和两个软区的示意图。
图4是后纵梁一个硬区和两个软区的示意图。
图5是前纵梁三个硬区和两个软区的示意图。
图6是保险杠横梁一个硬区和两个软区的示意图。
图7是模具镶块镶嵌保温石棉的结构示意图。
图中，1为硬区；2为软区；3为过渡区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1所示，汽车B柱的局部软化方法，包括以下步骤：
1)加热：将B柱料片放入加热炉内进行分区加热，料片只有一个部分需要软化，该部分为软区2，料片的其余部分为硬区1，硬区1也是一个。料片硬区的温度加热至860-960℃中的任一数值或数值范围，料片保持该温度3-5分钟，直至硬区完全奥氏体。料片软区加热至500-650℃中的任一数值或数值范围，并保持该温度，在料片硬区1与软区2之间自然形成过渡区3；
2)成型冷却：将料片从加热炉内取出，然后在压机上通过模具合模冲压成型，合模时模具内通循环冷却水快速冷却，硬区1主要形成高强度淬火马氏体，料片的软区2未进行奥氏体化，仍保留原始材料组织结构，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
实施例2
如图2所示，汽车B柱的局部软化方法，包括以下步骤：
1)加热：将B柱料片放入加热炉内进行分区加热，料片只有一个部分需要软化，该部分为软区2，料片的其余部分为硬区1，硬区1为两个，料片高温区的温度加热至910-960℃，料片保持该温度3分钟，直至硬区完全奥氏体化，料片软区加热至700-860℃，并保持该温度区间，在料片硬区1与软区2之间自然形成过渡区3；
2)成型冷却：将料片从加热炉内取出，然后在压机上通过模具合模冲压成型，合模时模具内通循环冷却水快速冷却，使料片的硬区1全部形成高强度淬火马氏体，料片的软区2部分奥氏体化，形成部分高强度淬火马氏体+部分原始材料组织结构，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
实施例3
如图3所示，整体门环件的局部软化方法，包括以下步骤：
1)加热：将汽车整体门环件料片放入加热炉内进行加热，加热炉内的温度加热至860-960℃中的任一数值或数值范围，料片保持该温度3-5分钟，使料片完全奥氏体化；
2)成型冷却：将料片从加热炉内取出，然后在压机上通过模具合模保压10-15秒。合模时，料片需要软化的部分为软区2，软区2有两个，料片的其余部分为硬区1，硬区1为三个。料片软区2所对应的模具镶块内置加热系统，温度保持在500℃-550℃，而料片硬区1所对应的模具镶块通循环冷却水，实现温度≤80℃。合模过程中，料片硬区1快速冷却主要形成淬火马氏体，料片软区2始终保持高温，进行等温转变，主要形成贝氏体组织。以实现零件硬区抗拉强度≥1300Mpa，软区抗拉强度介于600-800Mpa之间。
实施例4
如图3、图7所示，整体门环件的局部软化方法，包括以下步骤：
1)加热：将汽车整体门环件料片放入加热炉内进行加热至860-960℃的任一数值或数值范围，料片保持该温度3-5分钟，使料片完全奥氏体化。
2)成型冷却：将料片从加热炉内取出，然后在压机上通过模具合模冲压成型，合模时，料片需要软化的部分为软区2，软区2有两个，料片的其余部分为硬区1，硬区1为两个，料片硬区1所对应的模具镶块温度始终≤80℃，而料片软区2所对应的模具镶块由热传导率低的材料制成(如图7在模具镶块对应软区的部位设置保温石棉4)，合模过程中，料片硬区1快速冷却形成淬火马氏体，料片软区2在保温石棉中缓慢冷却，形成铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体混合组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。上述热传导率低材料为也可以是陶瓷或云母板或或耐高温高压玻璃纤维。
实施例5
如图4所示，后纵梁的局部软化方法，包括以下步骤：
1)加热：将汽车后纵梁料片放入加热炉内进行加热至860℃-960℃中的任一数值或数值范围，料片保持该温度3-5分钟，使料片完全奥氏体化。
2)成型冷却：将料片从加热炉内取出，然后在压机上通过模具合模冲压成型，料片需要软化的部分为软区2，软区2有两个，料片的其余部分为硬区1，硬区1为一个，料片硬区1所对应的模具镶块温度始终≤80℃，而料片软区2所对应的模具镶块温度为550℃，合模过程中，料片硬区1快速冷却形成淬火马氏体，料片软区2始终保持高温，保温时间15秒，进行等温转变，形成贝氏体组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
实施例6
如图5所示，前纵梁的局部软化方法，包括以下步骤：
1)加热：将汽车前纵梁料片放入加热炉内进行加热至900-960℃中的任一数值或任意数值范围，料片保持该温度3-5分钟，使料片完全奥氏体化。
2)成型冷却：将料片从加热炉内取出，然后在压机上通过模具合模冲压成型，料片需要软化的部分为软区2，软区2有两个，料片的其余部分为硬区1，硬区1为三个，模具合模时快速冷却，使料片的硬区1全部形成高强度淬火马氏体，而料片软区2所对应的模具镶块型面让空，即模具镶块对应软区2的位置设为空腔，使该局部区域料片在成型和保压过程中维持空冷，无快速冷却形成淬火马氏体的过程，形成铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体中的一种或多种混合组织。
实施例7
如图6所示，汽车保险杠横梁的局部软化方法，包括以下步骤：
1)加热：将汽车保险杠料片放入加热炉内进行加热，加热炉内的温度控制在860℃-960℃之间进行保温，使料片全部完全奥氏体化；
2)成型冷却：将料片从加热炉内取出，然后在压机上通过模具合模冲压成型，模具合模时快速冷却，使料片全部形成高强度淬火马氏体；
3)料片需要软化的部分为软区2，软区2有两个，料片的其余部分为硬区1，硬区1为一个。在成型冷却工序之后，将料片需要软化的部分二次加热至500℃-1000℃时保温，保持高温3-10s，保温温度可以为500℃、600℃、750℃、800℃、960℃或其它数值，只要控制在500℃-1000℃之间即可，直至料片需要软化的部分由高强度淬火马氏体转变成回火马氏体，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。作为优选，二次加热方式可以采用电感应加热或者其它适合的方式。
尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示。除上述实施例外，本发明所述软化方法还可用于前立柱、A柱、C柱、地板横梁、地板中央通道、地板边梁、顶盖横梁、前壁板加强梁、门防撞梁、整体侧围内板等热成型零件。

Claims (10)

1.一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，料片需要软化的部分为软区，其余部分为硬区，通过加热炉内进行分区加热，使料片软区的温度加热到500℃-860℃，料片硬区的温度加热到860℃-960℃，直至料片的硬区完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，模具合模时快速冷却，料片的硬区主要形成高强度淬火马氏体，料片的软区部分奥氏体化，形成部分高强度淬火马氏体+部分原始材料组织结构；或者，料片的软区未进行奥氏体化，完全保留原始金相组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
2.如权利要求1所述的汽车热成型零件局部软化方法，其特征在于：所述热成型零件为前立柱或A柱或B柱或B柱内板或C柱或前纵梁或后纵梁或地板横梁或地板边梁或保险杠横梁或顶盖横梁或整体门环件或整体侧围内板。
3.一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，料片需要软化的部分为软区，料片的其余部分为硬区，料片硬区所对应的模具镶块温度≤80℃，而料片软区所对应的模具镶块温度为300℃-600℃，合模过程中，料片硬区快速冷却形成淬火马氏体，料片软区始终保持高温，进行等温转变，形成铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体中的一种或多种组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
4.如权利要求3所述的汽车热成型零件局部软化方法，其特征在于：所述热成型零件为前立柱或A柱或B柱或B柱内板或C柱或前纵梁或后纵梁或地板横梁或地板边梁或保险杠横梁或顶盖横梁或整体门环件或整体侧围内板。
5.一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，料片需要软化的部分为软区，料片的其余部分为硬区，料片硬区所对应的模具镶块温度始终≤80℃，而料片软区所对应的模具镶块由热传导率低的材料制成，合模过程中，料片硬区快速冷却形成淬火马氏体，料片软区缓慢降温，形成铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体中的一种或多种组织，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
6.如权利要求5所述的汽车热成型零件局部软化方法，其特征在于：所述热传导率低材料为陶瓷或云母板或石棉或耐高温高压玻璃纤维。
7.一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片全部完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，料片需要软化的部分为软区，料片的其余部分为硬区，模具合模时快速冷却，使料片的硬区全部形成高强度淬火马氏体，而料片软区所对应的模具镶块型面让空，使该局部区域料片在成型和保压过程中慢速空冷，无快速冷却形成淬火马氏体的过程，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
8.如权利要求7所述的汽车热成型零件局部软化方法，其特征在于：所述热成型零件为前立柱或A柱或B柱或B柱内板或C柱或前纵梁或后纵梁或地板横梁或地板边梁或保险杠横梁或顶盖横梁或整体门环件。
9.一种汽车热成型零件局部软化方法，包括加热工序和成型冷却工序，其特征在于：1)在所述加热工序中，板料整体加热至860℃-960℃，使料片全部完全奥氏体化；2)在所述成型冷却工序中，模具合模时快速冷却，使料片全部形成高强度淬火马氏体；3)在成型冷却工序之后，将零件需要软化的部分二次加热至500℃-1000℃，保持高温3-10s，直至需要软化的部分由高强度淬火马氏体转变成回火马氏体，以实现同一零件上不同区域有不同的机械性能。
10.如权利要求9所述的汽车热成型零件局部软化方法，其特征在于：所述热成型零件为前立柱或A柱或B柱或B柱内板或C柱或前纵梁或后纵梁或地板横梁或地板边梁或保险杠横梁或顶盖横梁或整体门环件或整体侧围内板。
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