CN107083475B - 一种热冲压成形防弹件的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种热冲压成形防弹件的生产方法，所述热冲压成形防弹件是指先将厚度大于1.8mm的防弹钢板加热至完全奥氏体区，然后冲压成一定形状，同时通过成形过程中快速冷却实现淬火，使防弹件获得超高强度的力学性能，例如，抗拉强度不低于1550MPa，具有抵抗子弹射击或破片的能力，其特征在于，包括如下步骤：将厚度大于1.8mm的防弹钢板加热至完全奥氏体化后进行模具热冲压成形为防弹件并在模具中同步将所述奥氏体淬火成马氏体，所述模具带有用于所述防弹件冷却的淬火装置，所述淬火装置中包括流动的冷却介质，利用所述冷却介质将所述防弹件冷却至马氏体转变终了温度Mf以下成为淬火马氏体防弹件。

Description

一种热冲压成形防弹件的生产方法
技术领域
本发明涉及防弹件技术，特别是一种热冲压成形防弹件的生产方法，所述热冲压成形防弹件是指先将厚度大于1.8mm的钢板加热至完全奥氏体区，然后冲压成一定形状，同时通过成形过程中快速冷却实现淬火，使防弹件获得超高强度的力学性能，例如，抗拉强度不低于1550MPa，具有抵抗子弹射击或破片的能力。
背景技术
防弹件通常带有一定形状，可以用于车辆防弹，防弹衣插板、防弹盾牌等个体防护范围。生产防弹件时，尤其是生产车辆防弹件，由于防弹钢板强度较高，通常采用切割、以及拼焊等方式生产，有时会配合简单的折弯成形，最终导致零件(例如防弹轮毂罩)有多块钢板搭接而成，不仅重量增加，焊缝位置防弹性能急剧下降。有些防弹零件(如车辆逃生舱顶盖、防弹衣插板、防弹盾牌)采用先冷成形在热处理获得抗弹性能的方式生产，热处理时淬火变形较大，废品率高。也有时先将钢板处理成防弹钢板，再通过冷成形的方法强制成形，这不仅对装备的生产能力要求极高，还增加了防弹件中变形导致的残余应力从而降低抗弹性能，另外由于防弹钢板强度高成形能力差导致形状受限。目前的防弹件的生产基本采用上述几种方式。热冲压成形常用于汽车零部件的生产，使用22MnB5钢热冲压成形后零件抗拉强度达到1450MPa，但是这类汽车零件的厚度一般小于1.8mm。本发明人在热冲压成形防弹件技术研究中刻意引入了针对防弹钢板进行热冲压成形，生产厚度大于1.8mm的防弹零件。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种热冲压成形防弹件的生产方法，所述热冲压成形防弹件是指先将厚度大于1.8mm的防弹钢板加热至完全奥氏体区，然后冲压成一定形状，同时通过成形过程中快速冷却实现淬火，使防弹件获得超高强度的力学性能，例如，抗拉强度不低于1550MPa，具有抵抗子弹射击或破片的能力。
本发明的技术方案如下：
一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：将厚度大于1.8mm的防弹钢板加热至完全奥氏体化后进行模具热冲压成形为防弹件并在模具中同步将所述奥氏体淬火成马氏体，所述模具带有用于所述防弹件冷却的淬火装置，所述淬火装置中包括流动的冷却介质，利用所述冷却介质将所述防弹件冷却至马氏体转变终了温度Mf以下成为淬火马氏体防弹件。
所述淬火马氏体防弹件的抗拉强度不低于1550MPa。
所述淬火马氏体防弹件的微观组织为马氏体+少量残余奥氏体，所述少量残余奥氏体的体积分数≤5％。
对所述淬火马氏体防弹件进行回火处理成为回火马氏体防弹件，所述回火马氏体防弹件的微观组织为马氏体+少量残余奥氏体，所述少量残余奥氏体的体积分数≤5％。
所述冷却介质为冷却水。
所述厚度大于1.8mm的防弹钢板在奥氏体化加热前包括落料步骤，所述落料步骤指用模具机械落料、激光、水刀、线切割、火焰和/或等离子的手段将钢板按照零件落料尺寸进行切割，所述厚度大于1.8mm的防弹钢板在奥氏体化加热后包括移送步骤，所述移送步骤是指将钢板从加热装置中移送到模具上，并且钢板内部不发生铁素体和/或珠光体的扩散型相变。
所述淬火装置对所述防弹件的冷却速度足够大以保证形成马氏体转变而不发生铁素体、珠光体和/或贝氏体转变。
所述回火处理的回火温度为150～350℃，保温时间为板厚×(3～5)min/mm。
对所述淬火马氏体防弹件或对所述回火马氏体防弹件进行后续处理，所述后续处理包括喷砂、喷丸、喷塑或喷漆的表面处理过程。
所述模具通过压机的压力控制系统保压，所述压力控制系统可以对保压时间进行控制。
本发明技术效果如下：本发明的一种热冲压成形防弹件的生产方法，先将钢板加热至完全奥氏体区后直接冲压成形，成形后零件在模具中快速冷却，钢板内部组织有奥氏体转变为马氏体组织，使零件具有超高强度力学性能水平，从而具有抵抗子弹射击或破片的能力。
本发明的一种热冲压成形防弹件的生产方法，包括步骤：(1)落料，(2)加热，(3)移送，(4)冲压成形及冷却，(5)回火，(6)后续必要的其它处理。所述落料步骤指用模具机械落料、激光、水刀、线切割、火焰、等离子等手段将钢板按照零件落料尺寸进行切割；所述加热步骤，将钢板加热到温度不小于钢完全转变为奥氏体的临界温度(A3)，钢板达到完全奥氏体化效果；所述移送步骤，钢板从加热装置中移送到模具上，要求钢板内部不发生铁素体和珠光体等扩散型相变；所述冲压成形及冷却，指钢板在模具中成形，成形后在模具中快速冷却至钢的马氏体转变终了温度(Mf)以下，期间冷却速度足够大以至于发生几乎完全马氏体转变而不发生铁素体、珠光体、贝氏体转变，为保证连续生产以及产品质量一致性，模具中可以通冷却水，并且每次冲压前模具状态相同。所述回火步骤，根据防弹件性能要求所做的去应力处理及钢的组织转变控制，回火温度为150～350℃，保温时间为板厚×(3～5)min/mm；所述后续必要的其它处理指后续的喷砂、喷丸、喷塑或喷漆等表面处理过程。
附图说明
图1实施本发明一种热冲压成形防弹件的生产方法中热冲压成形防弹件在加热、移送、冲压成形及冷却过程中钢板温度的变化曲线示意图。从图1中可以看出，该加热温度下钢板已经完全实现奥氏体化，冲压成形过程中冷却速度快。图1中A3为奥氏体相变临界温度；Ms为马氏体相变起始温度(例如，Ms＝360℃)；Mf为马氏体相变终了温度(例如，Mf＝175℃)。
图2是实施本发明制造的逃生舱顶盖零件产品示意图。
图3是对30CrNiMo防弹钢板实施本发明方法后的防弹件在光学显微镜下500倍的金相组织。从图3中可以看出，经热冲压成形及回火处理后，获得了细小的板条马氏体组织。
图4是实施本发明制造的防弹衣插板产品示意图。
图5是对40CrNiMo防弹钢板实施本发明方法后的防弹件在光学显微镜下500倍的金相组织。从图5中可以看出，经热冲压成形及回火处理后，获得了细小的板条马氏体组织。
具体实施方式
下面结合实施例和附图(图1-图5)对本发明进行说明。
实施例1：实施本发明一种热冲压成形防弹件的生产方法的产品和方法如下：用厚度为2.3mm的30CrNiMo钢板生产防弹逃生舱顶盖，经激光落料后，钢板在箱式电炉中淬火加热温度为880～920℃，保温时间为板厚×(2～3)min/mm，10s以内移送到模具中冲压成形，保压压力为400吨，模具中通冷却水，冲压过程中零件的平均冷却速度为53℃/s(冷却曲线如图1所示)，保压时间为30s，然后再200℃回火处理，保温时间为板厚×3min/mm。检测的硬度以及拉伸试验数据如表1所示。靶试结果证明，该零件按GA164-2005B级标准，可防护79式微型冲锋枪发射的51B式手枪弹的穿透。零件照片如图2所示，对角线的距离与图纸规定只差小于1mm，满足误差小于3mm的技术要求；微观组织如图3所示，使用该方法进行防弹件生产获得了全马氏体组织，保证了高力学性能和抗弹性能。
表1，热冲压成形防弹逃生舱顶盖的力学性能
实施例2：实施本发明一种热冲压成形防弹件的生产方法的产品和方法如下：用厚度为6.2mm的40CrNiMo钢板生产防弹衣插板，钢板经落料后，在900℃加热，保温时间为板厚×(2～3)min/mm，5s以内已送到模具中冲压成形，模具中通冷却水，冷却速度为40℃/s，保压压力为400吨，保压时间为30s，然后再200℃回火处理，保温时间为板厚×3min/mm。检测的硬度以及拉伸试验数据如表2所示。靶试结果证明，该零件按UL752-8级标准，可防护M14步枪发射的7.62mmNATO弹的穿透。零件照片如图4所示，相对于传统先冷成形在热处理以及先进行钢板淬火在冷冲压的生产方式，本发明的方法提高了产品尺寸精度及产品合格率；微观组织如图5所示，使用该方法进行防弹件生产获得了全马氏体组织，保证了高力学性能和抗弹性能。
表2，热冲压成形防弹衣插板力学性能
一种热冲压成形防弹件的生产方法，所述热冲压成形防弹件是指对钢板进行奥氏体化加热后冲压成形成一定形状的件，同时实现该件具有超高强度水平，具有抵抗子弹射击或破片的能力，依次包括步骤：(1)落料，(2)加热，(3)移送，(4)冲压成形及冷却，(5)回火，(6)后续必要的其它处理。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (7)

1.一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：将厚度大于1.8mm的防弹钢板加热至完全奥氏体化后进行模具热冲压成形为防弹件并在模具中同步将所述奥氏体淬火成马氏体，所述模具带有用于所述防弹件冷却的淬火装置，所述淬火装置中包括流动的冷却介质，利用所述冷却介质将所述防弹件冷却至马氏体转变终了温度Mf以下成为淬火马氏体防弹件；
所述淬火装置对所述防弹件的冷却速度足够大以保证形成马氏体转变而不发生铁素体、珠光体和/或贝氏体转变；所述模具通过压机的压力控制系统保压，所述压力控制系统对保压时间进行控制，保压压力为400吨，保压时间为30s；所述淬火马氏体防弹件的微观组织为马氏体+少量残余奥氏体，所述少量残余奥氏体的体积分数≤5％；
所述防弹钢板为30CrNiMo钢板或40CrNiMo钢板；所述防弹件为用30CrNiMo钢板经模具热冲压成形的防弹逃生舱顶盖，或者为用40CrNiMo钢板经模具热冲压成形的防弹衣插板。
2.根据权利要求1所述的一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，所述淬火马氏体防弹件的抗拉强度不低于1550MPa。
3.根据权利要求1所述的一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，对所述淬火马氏体防弹件进行回火处理成为回火马氏体防弹件，所述回火马氏体防弹件的微观组织为马氏体+少量残余奥氏体，所述少量残余奥氏体的体积分数≤5％。
4.根据权利要求1所述的一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，所述冷却介质为冷却水。
5.根据权利要求1所述的一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，所述厚度大于1.8mm的防弹钢板在奥氏体化加热前包括落料步骤，所述落料步骤指用模具机械落料、激光、水刀、线切割、火焰和/或等离子的手段将钢板按照零件落料尺寸进行切割，所述厚度大于1.8mm的防弹钢板在奥氏体化加热后包括移送步骤，所述移送步骤是指将钢板从加热装置中移送到模具上，并且钢板内部不发生铁素体和/或珠光体的扩散型相变。
6.根据权利要求3所述的一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，所述回火处理的回火温度为150～350℃，保温时间为板厚×(3～5)min/mm。
7.根据权利要求1或3所述的一种热冲压成形防弹件的生产方法，其特征在于，对淬火马氏体防弹件或对回火马氏体防弹件进行后续处理，所述后续处理包括喷砂、喷丸、喷塑或喷漆的表面处理过程。
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