CN111822571A - 可定制零件的组织性能分区的热冲压方法 - Google Patents

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杨建炜
章军
郑学斌
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张永强
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Abstract

本发明公开了一种可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，包括：对金属板材进行预加热，预加热温度不高于Ac1；对经过预加热后的金属板材进行保温，直至金属板材温度均匀化；根据零件的尺寸和形状对保温后的金属板材进行落料，获得所需的零件坯件；确定所述零件的软区和硬区并对所述零件坯件进行局部加热，使所述零件坯件的硬区加热至Ac3以上并完全奥氏体化，随即对所述硬区进行保温；对局部加热及保温后的零件坯件依次进行冲压及保压淬火。该热冲压方法可以替代拼焊板和差厚板，在一个零件上实现不同部位的微观组织和强度性能的差异，扩大了热冲压工艺的应用范围。

Description

可定制零件的组织性能分区的热冲压方法
技术领域
本发明涉及金属塑性成形技术领域，特别涉及一种可定制零件的组织性能分区的热冲压方法。
背景技术
目前，热冲压工艺在机械加工领域的应用日益广泛。然而，采用通用的热冲压工艺生产的汽车零件性能为均一性能，无法实现零件的分区强化。在需要实现零件的组织和性能分区时，多采用拼焊板和差厚板方式，这种方式存在工艺步骤多而复杂、生产效率不高、组织性能不理想的缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，可以替代拼焊板和差厚板，在一个零件上实现不同部位的微观组织和强度性能的差异，扩大了热冲压工艺的应用范围。
本发明提供的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，包括：
对金属板材进行预加热，预加热温度不高于Ac1；
对经过预加热后的金属板材进行保温，直至金属板材温度均匀化；
根据零件的尺寸和形状对保温后的金属板材进行落料，获得所需的零件坯件；
确定所述零件的软区和硬区并对所述零件坯件进行局部加热，使所述零件坯件的硬区加热至Ac3以上并完全奥氏体化，随即对所述硬区进行保温；
对局部加热及保温后的零件坯件依次进行冲压及保压淬火。
可选的，所述经过预加热后的金属板材之保温时间为3～5min。
可选的，所述预加热温度不低于300℃。
可选的，所述零件坯件的硬区之保温时间为3～5min。
可选的，所述对局部加热及保温后的零件坯件依次进行冲压及保压淬火包括：
将局部加热及保温后的零件坯件转移至冷冲压模具上，通过所述冷冲压模具进行冲压；
对冲压后的零件坯件施加保压压力，于所述保压压力下对所述冲压后的零件坯件进行淬火。
可选的，所述金属板材的预加热及经过预加热后的金属板材的保温于同一加热炉内依次进行。
可选的，当对所述零件坯件进行局部加热时，所述零件的软区之温度不高于Ac1。
可选的，当所述金属板材温度均匀化时，所述金属板材各处温度相等。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
现将金属板材预加热至不高于Ac1的预加热温度，并进行保温直至金属板材温度均匀化，使得金属板材的温度既满足零件成型要求、又不会在冲压保压冷却后发生马氏体相变；根据零件的尺寸和形状对保温后的金属板材进行落料，获得所需的零件坯件；根据零件的使用工况确定零件的软区和硬区，并对所述零件坯件进行局部加热、使所述零件坯件的硬区加热至Ac3以上并完全奥氏体化，而软区不发生奥氏体化，随即对所述硬区进行保温；对局部加热及保温后的零件坯件依次进行冲压及保压淬火，奥氏体化处的材料(硬区)转变为马氏体而材料强度高，非奥氏体化的部分(软区)保持初始组织状态而材料强度低，最终获得软区和硬区分区共存的热冲压零件，可以替代拼焊板和差厚板，扩大热冲压工艺的应用范围、提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法的步骤E的步骤流程图。
具体实施方式
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本实施例公开了可定制零件的组织性能分区的热冲压方法的一种具体步骤，包括：
步骤A：对金属板材进行预加热，预加热温度不高于Ac1。其中，Ac1是加热时珠光体向奥氏体转变的温度，超过该相变温度将会发生组织相变。在该温度限制下，金属板材的温度既满足零件成型要求，又不会发生奥氏体化，也就不会在后续的冲压保压冷却后发生马氏体相变，保证组织和性能定制的基础。预加热温度的下限根据金属板材及零件性能要求确定，示范性地，对于常用的钢板、钢带而言，本步骤中的预加热温度不低于300℃。
步骤B：对经过预加热后的金属板材进行保温，直至金属板材温度均匀化。当金属板材温度均匀化时，金属板材各处温度相等。可以理解，在本步骤中，保温温度即为步骤A的预加热温度。保温过程需要持续一定的时间，示范性地，经过预加热后的金属板材之保温时间为3～5min。示范性地，金属板材的预加热及经过预加热后的金属板材的保温于同一加热炉内依次进行，即预加热与保温在同一加热炉内依次连续进行，保证加热保温效果。
步骤C：根据零件的尺寸和形状对保温后的金属板材进行落料，获得所需的零件坯件。所谓落料，是指用压力机把所需材料从板类母材上分离出来的加工过程。在此，即将所需的零件坯件自金属板材分离的过程，通常利用落料机完成。
步骤D：确定零件的软区和硬区并对零件坯件进行局部加热，使零件坯件的硬区加热至Ac3以上并完全奥氏体化，随即对硬区进行保温。可以理解，软区与硬区根据零件的使用工况确定，强度与硬度要求较高的区域即为硬区，反之则为软区。以汽车的B柱为例，中上段要求在撞击时变形较小以避免对乘客造成人身伤害，下段由于接近地面则允许较大变形。相应地，中上段刚强度要求大而为硬区，下端刚强度要求小而为软区。
示范性地，当对零件坯件进行局部加热时，零件的软区之温度不高于Ac1，保证软区不发生奥氏体化。保温过程需要持续一定的时间，示范性地，零件坯件的硬区之保温时间为3～5min。
步骤E：对局部加热及保温后的零件坯件依次进行冲压及保压淬火。冲压保压淬火后，奥氏体化处的材料(硬区)转变为马氏体而材料强度高，非奥氏体化的部分(软区)保持初始组织状态而材料强度低，最终获得软区和硬区分区共存的热冲压零件。
请参阅图2，示范性地，步骤E包括以下步骤：
步骤E1：将局部加热及保温后的零件坯件转移至冷冲压模具上，通过冷冲压模具进行冲压，得到最终零件的外形构造。转移过程应当及时迅速，避免发生较大掉温，保证所需的温度条件。
步骤E2：对冲压后的零件坯件施加保压压力，于保压压力下对冲压后的零件坯件进行淬火。保压压力由技术人员根据实际零件设计选定，淬火后即得最终零件。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，包括：
对金属板材进行预加热，预加热温度不高于Ac1；
对经过预加热后的金属板材进行保温，直至金属板材温度均匀化；
根据零件的尺寸和形状对保温后的金属板材进行落料，获得所需的零件坯件；
确定所述零件的软区和硬区并对所述零件坯件进行局部加热，使所述零件坯件的硬区加热至Ac3以上并完全奥氏体化，随即对所述硬区进行保温；
对局部加热及保温后的零件坯件依次进行冲压及保压淬火。
2.根据权利要求1所述的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，所述经过预加热后的金属板材之保温时间为3～5min。
3.根据权利要求2所述的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，所述预加热温度不低于300℃。
4.根据权利要求1所述的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，所述零件坯件的硬区之保温时间为3～5min。
5.根据权利要求1所述的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，所述对局部加热及保温后的零件坯件依次进行冲压及保压淬火包括：
将局部加热及保温后的零件坯件转移至冷冲压模具上，通过所述冷冲压模具进行冲压；
对冲压后的零件坯件施加保压压力，于所述保压压力下对所述冲压后的零件坯件进行淬火。
6.根据权利要求1所述的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，所述金属板材的预加热及经过预加热后的金属板材的保温于同一加热炉内依次进行。
7.根据权利要求1所述的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，当对所述零件坯件进行局部加热时，所述零件的软区之温度不高于Ac1。
8.根据权利要求1所述的可定制零件的组织性能分区的热冲压方法，其特征在于，当所述金属板材温度均匀化时，所述金属板材各处温度相等。
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