CN106811783A - 镀锌钢板的加工方法、淬火镀锌装置及加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镀锌钢板的加工方法、淬火镀锌装置及加工系统。所述镀锌钢板的加工方法包括：加热步骤、成型步骤和淬火镀锌步骤，加热步骤为对钢板进行加热以使钢板奥氏体化；成型步骤为对奥氏体化的钢板进行冲压成型；淬火镀锌步骤为将冲压成型后的钢板在淬火时进行电解镀锌。淬火镀锌装置包括电解槽和电解装置，加工系统包括上述的淬火镀锌装置以及加热炉和冲压装置。根据本发明的镀锌钢板的加工方法、淬火镀锌装置及加工系统，可减少零件生产的工艺步骤，缩短生产时间，提高生产效率。

Description

镀锌钢板的加工方法、淬火镀锌装置及加工系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种镀锌钢板的加工方法、淬火镀锌装置及加工系统。
背景技术
当今，安全、节能、环保已经成为汽车制造业发展的主题，(超)高强度钢板不仅可以有效减少车身重量，还可以提高车型的舒适性及提高碰撞安全性。为提高(超)高强度钢板的成形性及耐蚀性能，目前锌基镀层热成形汽车钢的加工工艺是将镀锌板经过加热炉加热到高于950℃完全奥氏体化后，需再保温至少280s，后在冲压机上冲压到希望得到的形状后再进行淬火冷却，得到马氏体组织，从而同时提高了钢板的抗拉强度、耐蚀性及成形性能。上述工艺存在以下问题：
锌基镀层钢板加热到高于950℃完全奥氏体化后，需再保温至少280s。然而，锌的熔点在420℃，锌的挥发温度为900℃，对于合金化钢板，当温度超过670℃钢板表面就会出现液态锌，存在严重的锌基镀层熔化、挥发及氧化的问题，同时液态锌的存在极易在热成形过程中导致钢板本身脆化而断裂。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明在于提出一种可防止锌基镀层熔化、挥发及氧化的镀锌钢板的加工方法。
本发明还提出了一种镀锌钢板的淬火镀锌装置。
本发明还提出了一种具有上述淬火镀锌装置的加工系统。
根据本发明第一方面的镀锌钢板的加工方法，包括以下步骤：加热步骤：对钢板进行加热以使所述钢板奥氏体化；成型步骤：对奥氏体化的钢板进行冲压成型；以及淬火镀锌步骤：将冲压成型后的所述钢板在淬火时进行电解镀锌。
根据本发明的镀锌钢板的加工方法，通过将经过高温奥氏体化合冲压成型后的钢板进行淬火并同时镀锌处理，可防止钢板在加热过程中锌基镀层熔化、挥发及氧化所导致的系列问题，同时能减少零件生产的工艺步骤，提高生产效率。
在本发明一些优选的实施例中，所述加热步骤的加热温度不低于950℃。
进一步地，所述加热步骤持续至少280s。
在本发明一些优选的实施例中，所述淬火镀锌步骤中保持电解液的温度不超过25℃。
根据本发明第二方面的镀锌钢板的淬火镀锌装置，包括：电解槽，所述电解槽内盛装有电解液；电解装置，所述电解装置包括直流电源和与所述直流电源相连的电解阳极和电解阴极，所述电解阳极为锌板，所述电解阴极为经高温奥氏体化和冲压成型后的钢板。
进一步地，镀锌钢板的淬火镀锌装置还包括：用于对所述电解液进行冷却的冷却装置。
进一步地，所述冷却装置包括：液氮冷却装置，所述液氮冷却装置设置在所述电解槽的外壁面上。
优选地，所述液氮冷却装置包括：贴设在所述电解槽的外壁面上的冷却板，所述冷却板具有进口和出口，所述进口和出口之间设置有循环回路，所述循环回路上设置有液氮转换装置。
优选地，所述循环回路上还设置有气泵。
根据本发明的镀锌钢板的淬火镀锌装置，通过设置冷却装置，使淬火池中的盐溶液保持在一定的温度范围内，从而保证热冲压零件完全淬火，同时可保证零件内马氏体组织的百分比，提高零件的抗拉强度和耐蚀性能。
根据本发明第三方面的镀锌钢板的加工系统，设置有如第二方面任一种所述的淬火镀锌装置。所述加工系统与上述的淬火镀锌装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
同时，该加工系统还包括加热炉和冲压装置，其中所述加热炉用于对钢板进行加热，所述冲压装置用于对加热奥氏体化的钢板进行冲压成型。
附图说明
图1是根据本发明实施例的镀锌钢板的加工方法流程图；
图2是根据本发明实施例的镀锌钢板的淬火镀锌装置的结构示意图；
图3a-图3c是根据本发明实施例的镀锌钢板的冲压成型过程示意图。
附图标记：
加热步骤S1，成型步骤S2，淬火镀锌步骤S3，淬火镀锌装置100，电解槽1，电解液11，直流电源21，电解阳极22，电解阴极23，钢板3，冷却板41，进口42，出口43，循环回路44，液氮转换装置45，气泵46，冲压装置5，凸模51，凸模固定板52，凹模53，凹模固定板54，导柱55，导套56，镀锌钢板6。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参照图1-图3描述根据本发明实施例的镀锌钢板3的加工方法、淬火镀锌装置100及加工系统。
如图1所示，根据本发明实施例的镀锌钢板6的加工方法包括：加热步骤S1、成型步骤S2和淬火镀锌步骤S3。
加热步骤S1包括：对钢板3进行加热以使钢板3奥氏体化。成型步骤S2包括：将对奥氏体化的钢板3进行冲压成型。淬火镀锌步骤S3包括：将冲压成型后的钢板3在淬火时进行电解镀锌。
作为一种实施方式，例如先将钢板3放入加热炉中进行加热并保温一定的时间，待钢板3完全奥氏体化后，用机械手将加热后的钢板3放入冲压装置5，从而对钢板3进行冲压成型，由于加热后钢板3的塑性提高，因而使得冲压过程更易进行，再将变形后的冲压件放入淬火池对其进行淬火冷却，以提高钢板3的硬度，淬火的同时对电解装置进行通电，从而对钢板3进行电解镀锌处理，最终完成钢板3的淬火和镀锌。这里，需要说明的是，该镀锌钢板6的加工方法并不限于采用上述装置实现，这里以上述装置如加热炉、电解装置等进行描述仅是示意性的，并非暗示该加工方法必需采用上述装置来实现。
根据本发明实施例的镀锌钢板6的加工方法，通过将经过高温奥氏体化和冲压成型后的钢板3进行淬火并同时镀锌处理，可防止钢板3在加热过程中锌基镀层熔化、挥发及氧化所导致的系列问题的发生，同时能减少零件生产的工艺步骤，提高生产效率。
进一步地，加热步骤S1中的加热温度不低于950℃，以使钢板3能够达到奥氏体化温度，发生奥氏体转变，且加热到950℃时保温至少280s，以使参与奥氏体溶解并实现奥氏体的均匀化，从而提高钢板3的成型性能。
优选地，淬火镀锌步骤S3中保持电解液11的温度不超过25℃，这样可有效保证淬火池中溶液的温度在Ms(马氏体转变的初始温度)-Mf(马氏体转变的终了温度)温度范围内，且该温度下马氏体组织的百分比较大，从而有利于提高钢板3的强度。
进一步地，淬火镀锌步骤S3中钢板3的淬火电解时间不低于8s，也就是说，钢板3在金属盐溶液中停留8s后，钢板3可以实现完全淬火，从奥氏体转变为马氏体组织，从而可提高钢板3的性能。
需要指出的是，上述加工方法中，加热及冲压过程中的钢板3为无锌板，即在钢板3电解镀锌之前钢板3不含锌元素，从而可有效防止锌基镀层熔化、挥发及氧化所导致的系列问题，防止成型过程中液态锌的存在而导致钢板3脆化断裂的问题，从而提高钢板3的成形性能。
下面结合图2描述根据本发明实施例的淬火镀锌装置100。
在一些优选的实施例中，如图2所示，镀锌钢板6的淬火镀锌装置100可以包括：电解槽1和电解装置，其中，电解槽1内盛装有电解液11，进一步地，电解液11可以为金属盐溶液，以满足电解所需的条件，电解装置包括直流电源21、电解阳极22和电解阴极23，电解阳极22和电解阴极23分别与直流电源21相连，进一步地，电解阳极22为锌板，优选地，电解阳极22可以为纯锌板，从而有利于提高电解装置的电解效率，电解阴极23为经高温奥氏体化和冲压成型后的钢板3。
优选地，本发明实施例的镀锌钢板6的淬火镀锌装置100还可以包括：冷却装置，冷却装置用于对电解液11进行冷却，进一步地，冷却装置包括：液氮冷却装置，液氮冷却装置设置在电解槽1的外壁面上，以对电解液11进行冷却，使其保持在恒定的温度范围内，例如使电解液11的温度控制在25℃以下，从而提高钢板3中马氏体组织的含量，提高钢板3的强度和耐蚀性。
同时，金属盐溶液在低温下可以循环使用，从而可降低生产成本，且节能环保。
优选地，液氮冷却装置可以包括：冷却板41，冷却板41贴设在电解槽1的外壁面上，优选地，冷却板41为环形且套在电解槽1的整个外壁面上，由此电解液11的冷却效果较好。
进一步地，如图2所示，冷却板41具有进口42和出口43，进口42和出口43之间设置有循环回路44，循环回路44中可以填充有液氮等，从而实现对电解液11的冷却，优选地，循环回路44上可以设置有液氮转换装置45以及气泵46，液氮转换装置45和气泵46可起到平衡循环回路44中的液氮和氮气的作用，从而提高冷却装置的工作稳定性和可靠性。
综上，根据本发明实施例的镀锌钢板6的淬火镀锌装置100，通过设置冷却装置，使淬火池中的盐溶液保持在一定的温度范围内，从而保证热冲压零件完全淬火，同时可保证零件内马氏体组织的百分比，提高零件的抗拉强度和耐蚀性能。
根据本发明实施例的镀锌钢板6的加工系统可以包括：加热炉、冲压装置5和淬火镀锌装置100，其中加热炉用于对钢板3进行加热，冲压装置5用于对加热奥氏体化的钢板3进行冲压成型，淬火镀锌装置100为上述的淬火镀锌装置100。
进一步地，如图3a-图3c所示，冲压装置5可以包括凸模51、凸模固定板52、凹模53、凹模固定板54以及导向机构，具体地，凸模51安装在凸模固定板52上，凹模53安装在凹模固定板54上，凸模51与凹模53上下相对以完成对钢板3的冲压成型。
导向机构可以包括导柱55和导套56，导柱55固定在凹模固定板54上，导套56固定在凸模固定板52上，导柱55和导套56配合以起到对冲压装置5的导向作用，从而提高冲压装置5的定位精度。
钢板3的冲压过程如图3a、图3b、图3c所示，冲压前，冲压机床内的凸模51及凹模53处于开放状态，钢板3在加热炉内加热完成后用机械手夹出并放入冲压机，定位完成后进行冲压，待钢板3冲压成型后，用机械手将冲压后的钢板3抓取放入至金属盐溶液槽内进行淬火和电解镀锌。
综上所述，根据本发明实施例的镀锌钢板6的加工方法、淬火镀锌装置100及加工系统，通过改变镀锌钢板6的加工路线，减少了在加热炉加热前给钢板3镀锌的工序，可有效解决锌基镀层熔化、挥发及氧化所导致的系列问题，降低坯料在运送过程中的氧化及热量损失问题，同时可减少零件生产的工艺步骤，缩短生产时间，提高生产效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种镀锌钢板的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
加热步骤：对钢板进行加热以使所述钢板奥氏体化；
成型步骤：对奥氏体化的钢板进行冲压成型；
淬火镀锌步骤：将冲压成型后的所述钢板在淬火时进行电解镀锌。
2.根据权利要求1所述的镀锌钢板的加工方法，其特征在于，所述加热步骤的加热温度不低于950℃。
3.根据权利要求1所述的镀锌钢板的加工方法，其特征在于，所述加热步骤持续至少280s。
4.根据权利要求1所述的镀锌钢板的加工方法，其特征在于，所述淬火镀锌步骤中保持电解液的温度不超过25℃。
5.一种镀锌钢板的淬火镀锌装置，其特征在于，包括：
电解槽，所述电解槽内盛装有电解液；
电解装置，所述电解装置包括直流电源和与所述直流电源相连的电解阳极和电解阴极，所述电解阳极为锌板，所述电解阴极为经高温奥氏体化和冲压成型后的钢板。
6.根据权利要求5所述的镀锌钢板的淬火镀锌装置，其特征在于，还包括：用于对所述电解液进行冷却的冷却装置。
7.根据权利要求6所述的镀锌钢板的淬火镀锌装置，其特征在于，所述冷却装置包括：液氮冷却装置，所述液氮冷却装置设置在所述电解槽的外壁面上。
8.根据权利要求7所述的镀锌钢板的淬火镀锌装置，其特征在于，所述液氮冷却装置包括：
贴设在所述电解槽的外壁面上的冷却板，所述冷却板具有进口和出口，所述进口和出口之间设置有循环回路，所述循环回路上设置有液氮转换装置。
9.根据权利要求8所述的镀锌钢板的淬火镀锌装置，其特征在于，所述循环回路上还设置有气泵。
10.一种镀锌钢板的加工系统，其特征在于，包括：
加热炉，所述加热炉用于对钢板进行加热；
冲压装置，所述冲压装置用于对加热奥氏体化的钢板进行冲压成型；以及
淬火镀锌装置，所述淬火镀锌装置为根据权利要求5-9中任一项所述的淬火镀锌装置。
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