CN109047429A - 超高强度钢热压成形生产线 - Google Patents

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CN109047429A CN201810547350.8A CN201810547350A CN109047429A CN 109047429 A CN109047429 A CN 109047429A CN 201810547350 A CN201810547350 A CN 201810547350A CN 109047429 A CN109047429 A CN 109047429A
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宋振勇
陈天龙
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Abstract

本发明公开了超高强度钢热压成形生产线，依次为毛坯进炉、炉内加热到900‑‑950℃、毛坯奥氏体状态、上料、液压机成形模具内冷却淬火、最终成马氏体状态成品件；炉采用多层箱式炉，液压机成形模具，采用嵌入式冷却水槽；本发明淬火后板料马氏体含量高于95％，零件硬度值在450HV以上,抗拉强度在1500MPa以上。

Description

超高强度钢热压成形生产线
技术领域
本发明涉及热冲压方法，尤其涉及一种超高强度钢板的热压成形生产线。
背景技术
我们作为世界第一大汽车制造国，2016年中国汽车产量为2811万辆，超过美国(1210万辆)、日本(880万辆)和德国(606万辆)的总产量(2698万辆)。中国汽车保有量增加到1.94亿辆，每千人汽车拥有量达到138辆。我国2016年石油消费量增加到5.56亿吨，其中50％以上用于汽车燃油，原油进口量增加到3.8亿吨，对外依存度上升至65％。全国大中城市雾霾污染逐年加剧。
面对国内和全球能源与环境压力，我国汽车制造业正在加速推进车身轻量化、节能环保、抗冲撞安全所需的新技术与新材料开发应用。在目前看来，车用高强度和超高强度钢板以其质量轻、强度高的特点在汽车业中庆用越来越受关注，并已成为满足汽车减重和增加碰撞性能和安全性能的重要途径。
高强度钢板冷冲压成形面临的问题：(1)构件回弹增大：由于强度成倍提高，导致构件成形后回弹显著增加，几何精度降低，难以冲制形状复杂的构件；(2)构件缺陷增加、冲压工艺复杂：在现有的冷冲压设备和冲压工艺条件下，超高强度汽车板构件开裂、起皱和表面缺陷等显著增加，需要全面改进冲压工艺和模具设计，包括压边力、润滑剂、冲压速度、成形步骤、模具圆角等参数；(3)冲压载荷与能耗提高：随着钢板强度提高2～3倍以上，需要更大吨位的冲压设备，F>3000吨，并且冲压成形的能耗显著增加；(4)模具磨损严重、模具材料强度提高：冷冲压过程中，超高强度汽车板与模具之间的摩擦，导致冲压模具的磨损严重，使用周期和寿命明显下降。模具材料的强度至少要比钢板强度高1-2个级别；(5)冷成形构件TRIP效应降低：钢板内残余奥氏体数量显著减少，TRIP塑性随之降低，抗冲撞冲击功吸收能力显著降低。
但是，高强度钢板的强度越高，其越难以成形，尤其是超高强度钢板，采用常规的冷冲压成形工艺几乎无法成形。
发明内容
基于上述问题，本发明公开一种超高强钢热压成形生产线，将抗拉强度400～600MPa的钢板加热到奥氏体温度范围并均匀化，然后快速冲压成型，再保压并同时在模具内实现淬火，得到金相组织为马氏体、强度1500～2000MPa左右的超高强度零件；
本发明所采用的技术方案如下：
超高强度钢热压成形生产线，其特征在于：依次为毛坯进炉、炉内加热到900--950℃、毛坯奥氏体状态、上料、液压机成形模具内冷却淬火、最终成马氏体状态成品件；
其中，炉采用多层箱式炉，设置5～7层的单独加热空间，每层设有单独的密封门，每层的气氛和加热单独控制，多层箱式炉采用侧开门，炉门开关采用光电开关控制，上料和出料时机械手将钢板快速端进端出，炉内加热到900--950℃时，保温3--8分钟；
其中，液压机成形模具，采用嵌入式冷却水槽，凹模底面设有支撑柱，水槽内水流处于紊流状态；
液压机成形模具中，支撑柱的高度为10-15mm，呈圆柱形。
多层箱式炉采用从下至上的加热方案，即:从最下面的第一炉膛加热到设定温度时,第二炉膛可开始加热，第二炉膛到设定温度时，第三炉膛开始加热，以此类推，至到加热到最上层炉膛。
液压机成形模具内冷却淬火，保压时间至少10秒。
本发明生产线，采用多层箱式炉直接通电加热成形工艺，加热速度快、热效率高、能耗低、氧化少、加热温度可达1100℃，成形后组织均匀，硬度高，可实现超高强度，采用嵌入式冷却水槽，凹模底面设有支撑柱，水槽内水流处于紊流状态，通过模具及其支撑柱与冷却水之间的换热，带走模具在冲压过程中储存的热量，使模具型腔内温度保持稳定，确保钢板迅速冷却，更好地达到散热效果。
附图说明
图1为本发明生产线中液压机成形模具的简示图。
具体实施方式
以下详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅供说明具体结构，该结构的规模不受实施例的限制。
超高强度钢热压成形生产线，依次为毛坯进炉、炉内加热到900--950℃、毛坯奥氏体状态、上料、液压机成形模具内冷却淬火、最终成马氏体状态成品件；
炉采用多层箱式炉，设置5～7层的单独加热空间,每层设有单独的密封门，每层的气氛和加热单独控制，多层箱式炉采用侧开门，炉门开关采用光电开关控制，上料和出料时机械手将钢板快速端进端出，炉内加热到900--950℃时，保温3--8分钟；采用从下至上的加热方案，即:从最下面的第一炉膛加热到设定温度时,第二炉膛可开始加热，第二炉膛到设定温度时，第三炉膛开始加热，以此类推，至到加热到最上层炉膛。
液压机成形模具，采用嵌入式冷却水槽，凹模底面设有支撑柱，水槽内水流处于紊流状态；液压机成形模具中，支撑柱的高度为10-15mm；冷却淬火，保压时间至少10秒。
如图1所示，本发明超高强度钢热压成形生产线中，板料1多层箱式炉，成奥氏体，可塑性强，经液压机成形模具2，凹模底面设有支撑柱3，支撑柱3放在水槽4内，模具的热量一部分直接传给水流，另一部分先传给模具支撑柱，再由支撑柱传给水流，淬火后板料马氏体含量高于95％时，零件硬度值在450HV以上，抗拉强度在1500MPa以上。

Claims (4)

1.超高强度钢热压成形生产线，其特征在于：依次为毛坯进炉、炉内加热到900--950℃、毛坯奥氏体状态、上料、液压机成形模具内冷却淬火、最终成马氏体状态成品件；
其中，炉采用多层箱式炉，设置5～7层的单独加热空间,每层设有单独的密封门，每层的气氛和加热单独控制，多层箱式炉采用侧开门，炉门开关采用光电开关控制，上料和出料时机械手将钢板快速端进端出，炉内加热到900--950℃时，保温3--8分钟；
其中，液压机成形模具，采用嵌入式冷却水槽，凹模底面设有支撑柱，水槽内水流处于紊流状态。
2.根据权利要求1所述的超高强度钢热压成形生产线，其特征在于所述液压机成形模具中，支撑柱的高度为10-15mm，呈圆柱形。
3.根据权利要求1所述的超高强度钢热压成形生产线，其特征在于所述多层箱式炉采用从下至上的加热方案，即:从最下面的第一炉膛加热到设定温度时,第二炉膛可开始加热，第二炉膛到设定温度时，第三炉膛开始加热，以此类推，至到加热到最上层炉膛。
4.根据权利要求1所述的超高强度钢热压成形生产线，其特征在于所述的液压机成形模具内冷却淬火，保压时间至少10秒。
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