CN111041162A - 一种用于提高产品最大弯曲角度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提高产品最大弯曲角度的方法，包括以下步骤：对待成型产品进行热成形处理，其中，在热成形处理过程中，所述待成型产品会产生自回火行为；其中，在步骤“对待成型产品进行热成形处理”中采用能提高自回火程度的方法，或，在热成形处理后进行第二次回火。本发明提供的一种用于提高产品最大弯曲角度的方法，其能提高热成形零件的冷弯性能。

Description

一种用于提高产品最大弯曲角度的方法
技术领域
本发明涉及热成形领域，具体的是一种用于提高产品最大弯曲角度的方法。
背景技术
汽车热成型零件如A柱、B柱、前后保险杠等这些安全件通常采用热成形处理(如，热冲压成型工艺)，其抗拉强度可达1500Mpa，但其延伸率较低，约为6％左右。
通常热成型件分为裸板热成型件(表面有氧化皮存在)，铝硅涂层热成型件以及镀锌涂层热成型件，还在最新面世的真空无氧加热热成型工艺(裸板表面无氧化皮存在)，其中镀锌热成型件包括热镀锌热成型件及热成形后电镀锌热成型件。
如果汽车在服役过程中发生碰撞，安全件所受应力多为弯曲应力，因此它的冷弯性能对汽车的碰撞性能和碰撞吸能等都会有明显影响。一般认为，最大弯曲角越大材料在保持承载能力的前提下可以接受更大的变形。换言之，最大弯曲角能表明该材料的冷弯性能。即，最大弯曲角越大，该材料越具有越佳的吸能效果，越不容易因大的碰撞变形而出现过早开裂或过早丧失抵御碰撞载荷的情况。
采用德国汽车工业协会发布的三点弯曲试验VDA 238-100标准，使用具有20-30um厚度铝硅涂层的热冲压成形用钢获得的热成型零件，其最大弯曲角度一般小于55°，有过早弯曲开裂的风险。而裸板(无涂层)热成型零件一般具有较大的最大弯曲角(大于60°)。
因此如何提高热成型零件特别是铝硅涂层板热压的弯曲角度变得尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种用于提高产品最大弯曲角度的方法，其能够提高热成型零件的最大弯曲角度。
本申请实施例公开了一种用于提高产品最大弯曲角度的方法，包括以下步骤：
对待成型产品进行热成形处理，其中，在热成形处理过程中，所述待成型产品会产生自回火行为；
其中，在步骤“对待成型产品进行热成形处理”中采用能提高自回火程度的方法，或，在热成形处理后进行第二次回火。
优选地，在步骤“在热成形处理后进行第二次回火”中，
所述第二次回火的温度在170-200℃之间。
优选地，所述第二次回火的时间大于10分钟，优选为10-20分钟。
优选地，在步骤“在热成形处理后立即进行第二次回火”中，第二次回火的起始时间距离热成形完成时间不超过24小时，优选不超过4小时。
优选地，步骤“在步骤“对待成型产品进行热成形处理”中采用能提高自回火程度的方法”包括：
在待成型产品坯料的外表面外涂覆不良导热涂层；
对外表面涂覆有不良导热涂层的待成型产品坯料进行热成形处理。
优选地，所述不良导热涂层的材料包括有机硅树脂、无机硅树脂、氧化硅涂料、氧化锆涂料中的一种或多种。
优选地，步骤“在步骤“对待成型产品进行热成形处理”中采用能提高自回火程度的方法”包括：在热成型处理过程中，使热成型模具的温度控制在预设范围内；
在热成形处理过程中，使热成形模具的温度控制在预设范围内，以增加热成形过程中待成型产品在450℃-150℃温度区间的时间；并同时控制保压压力，以增加所述待成型产品与所述热成型模具之间的换热速度。。
优选地，所述热成形模具的温度的预设范围在100-240℃之间，优选170-180℃。
优选地，所述热成型模具内设置有管道，所述管道内通有具有预设温度的高温油脂。
优选地，所述高温油脂的预设温度在100-200℃之间。
优选地，所述保压压力在10-30MPa之间，优选20MPa-30MPa。
优选地，所述产品为铝硅涂层、热镀锌涂层以及真空无氧加热热成型零件。
优选地，第二次回火为热成形处理的接续步骤。
一般认为，22MnB5材料在热成形淬火过程中由于其Mf(马氏体转变结束)温度高于低温回火温度(100-250℃)，在其淬火冷却到室温的过程中会产生自回火行为。即热成型零件的组织为回火马氏体组织。然而学者(1)研究早就发现低碳马氏体在淬火过程中在450℃-150℃温度区间冷速不同，会导致自回火程度不同(冷速高，自回火程度低)。也就是说，零件在淬火后是否发生自回火或发生何种程度的自回火不仅仅取决于Ms/Mf温度与室温的温度差，还取决于从Ms温度到室温的冷却时间。回火就是马氏体内过饱和的碳从马氏体体析出的过程，这需要时间。
在热成形淬火状态下，一方面在过冷奥氏体中的碳向低能量的位错处扩散；另一方面，先形成马低体中的碳也向位错附近聚集，当碳在马氏体中的某些小区域达到饱时以渗碳体的形式析出。当淬火速度很快时，一方面过冷奥氏体中的碳来不及向位错处扩散；另一方面，淬火速度快，马氏体内产生的位错密度也大，这就为碳提供了硬多的低能稳定位置，使得马氏体中的碳不容易因达到饱和而析出，从而抑制了自回火。发明人通过透射电镜对铝硅涂层板，真空加热裸板，气氛保护加热裸板等热成形后的金相组织进行分析后发现，铝硅涂层板和真空加热裸板在热成形后组织内碳化物析出较气氛炉加热裸板为少，马氏体位错密度更大。
发明人进一步研究发现，热成型零件在模具成形保压淬火过程中，不同的零件产品表面组织会产生不同的淬火冷速特别是对自回火程度影响很大的低温段冷速。其中真空加热裸板表面无氧化皮时淬火冷速较快，铝硅涂层板淬火冷速较快，加热中产生一定厚度氧化皮的淬火冷速较慢，氧化皮的热导率一般只有3W/(m.K),与小于板料和模具的换热系数45-52.3W/(m.K)。
发明人经过潜心研究，发现热成形淬火中或淬火后的回火程度不同，会严重影响热成型零件的冷弯性能。淬火中自回火(一次回火)程度越高，热成型零件的最大弯曲角度越大。而淬火后回火(二次回火)时，如果第一次回火(自回火)程度较高，第二次回火的热成型零件的最大弯曲角度会略低于第一次回火(自回火)的弯曲角度；如果第一次回火(自回火)程度较低，第二次回火的热成型零件的最大弯曲角度会远高于第一次回火(自回火)的弯曲角度。
发明人经过潜心研究，终于找到了困扰超高强钢热成形行业多年的铝硅涂层板热成型零件最大弯曲角度与裸板热成型零件最大弯曲角度相比不高的原因。这是由于铝硅涂层具有良好的导热性能，铝硅涂层板在热压淬火时导热涂层与冷模具接触，零件冷速较快，从而使得自回火程度较低，进而导致了较低的最大弯曲角。而裸板热成型在奥氏体化加热及传送过程中产生了5-20微米厚度的氧化皮，同时铁的氧化物是热的不良导体。这就使得裸板零件在热压淬火的冷却过程中在450℃-150℃温度区间内冷速较慢。慢的冷速使得淬火自回火程度较高，从而提高了热压零件的最大弯曲角度。
因此为了提高铝硅涂层板热成型零件的冷弯性能，可以通过降低热压淬火冷却速度以提高一次回火(自回火)的回火程度或采用二次回火的方法。具体的，可以采用控制模具表面在较高温度(即提高淬火温度从原有技术的室温到高于室温)例如100℃-200℃以降低铝硅涂层板在淬火时的在450℃-150℃温度区间冷速，从而增加自回火程度，进而增加热压淬火后零件最大弯曲角。值得注意的是，提高淬火温度高于室温来降低淬火低温段冷却速度的手段不能影响淬火中温段(750℃-450℃)冷却速度，这个中温段冷速对于淬火组织为全马氏体组织是至关重要的。具体可以采用的手段包括较现有技术而言增大保压压力(例如，10-30MPa之间，优选20MPa-30MPa)，以增加产品与模具之间的换热速度，确保在增加模具温度的同时不会降低零件淬火冷却中温段的冷却速度。另外的，也可以采用在铝硅涂层板热压淬火后立即采用人工回火即二次回火的方式增加热压零件的最大弯曲角。
同时对于裸板淬火前的真空加热，由于钢板表面不产生或产生极薄氧化膜，钢板在热压淬火时与冷模具直接接触，零件冷速较快，从而自回火程度较低，进而导致了较低的最大弯曲角。为了提高裸板在真空加热淬火后的冷弯性能，也需要降低淬火时冷速。可以采用控制模具表面在较高温度(即提高淬火温度从原有技术的室温到高于室温)例如100℃-200℃以降低钢板在热压淬火时的在450℃-150℃温度区间的冷速，从而增加自回火程度，进而增加最大弯曲角。也可以采用在裸钢板表面涂覆一定厚度的不良导热涂层。同样，提高裸板淬火温度高于室温来降低淬火低温段冷却速度的手段不能影响淬火中温段(750℃-450℃)冷却速度，具体也可以采用较现有技术增加保压压力(例如，10-30MPa之间，优选20MPa-30MPa)的手段，增加产品与模具之间的换热速度，确保在增加模具温度的同时不会降低零件淬火冷却中温段的冷却速度。。当然同样的，还可以采用不降低淬火冷速，维持很低的自回火程度，而在裸板真空加热热压淬火后立即采用人工回火的方式增加最大弯曲角。
本发明提供的一种提高热成型零件弯曲角度的工艺方法，通过提高热成型零件的自回火(一次回火)程度或在自回火程度较低的前提下采用二次人工回火，来提高热成型零件的弯曲角度，进而提高热成型零件的碰撞性能。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下采用3个案例对本实施例作详细说明：
案例1
将热成型后的铝硅涂层B柱，在热成形后2小时进行第二次回火，回火温度200℃，回火时间15min。
案例2
将热成型模具内通入120℃的高温油脂，保持热成型模具温度在120-140℃，然后将铝硅涂层的零件进行热冲压成型，保压压力为20MPa。
案例3
将裸板的零件表面涂覆一层有机硅树脂，厚度在5-10um之间，然后进行无氧加热热冲压成型，保压压力为20MPa。
表一 热成型零件弯曲角度对比
Figure BDA0002286890700000051
本实施例提供了一种提高热成型零件弯曲角度的工艺方法，与现有技术中的热镀铝硅涂层或热镀锌涂层，真空无氧热成型零件相比，可以有效的提高热压零件的弯曲角度，并降低零件平行于轧制方向和垂直于轧制方向的弯曲角度的差别。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对待成型产品进行热成形处理，其中，在热成形处理过程中，所述待成型产品会产生自回火行为；
其中，在步骤“对待成型产品进行热成形处理”中采用能提高自回火程度的方法，或，
在热成形处理后进行第二次回火。
2.根据权利要求1所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，在步骤“在热成形处理后进行第二次回火”中，
所述第二次回火的温度在170-200℃之间。
3.根据权利要求2所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，所述第二次回火的时间大于10分钟，优选为10-20分钟。
4.根据权利要求1所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，在步骤“在热成形处理后立即进行第二次回火”中，第二次回火的起始时间距离热成形完成时间不超过24小时，优选不超过4小时。
5.根据权利要求1所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，步骤“在步骤“对待成型产品进行热成形处理”中采用能提高自回火程度的方法”包括：
在待成型产品坯料的外表面外涂覆不良导热涂层；
对外表面涂覆有不良导热涂层的待成型产品坯料进行热成形处理。
6.根据权利要求4所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，所述不良导热涂层的材料包括有机硅树脂、无机硅树脂、氧化硅涂料、氧化锆涂料中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，步骤“在步骤“对待成型产品进行热成形处理”中采用能提高自回火程度的方法”包括：在热成型处理过程中，使热成型模具的温度控制在预设范围内；
在热成形处理过程中，使热成形模具的温度控制在预设范围内，以增加热成形过程中待成型产品在450℃-150℃温度区间的时间；并同时控制保压压力，以增加所述待成型产品与所述热成型模具之间的换热速度。
8.根据权利要求7所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，所述热成形模具的温度的预设范围在100-240℃之间，优选170-180℃。
9.根据权利要求7所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，所述热成型模具内设置有管道，所述管道内通有具有预设温度的高温油脂。
10.根据权利要求7所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，所述高温油脂的预设温度在100-200℃之间。
11.根据权利要求7所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，所述保压压力在10-30MPa之间，优选20MPa-30MPa。
12.根据权利要求1所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，所述产品为铝硅涂层、热镀锌涂层以及真空无氧加热热成型零件。
13.根据权利要求1所述的用于提高产品最大弯曲角度的方法，其特征在于，第二次回火为热成形处理的接续步骤。
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