CN112139335B - 一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法，包括以下步骤：镀层热成形钢带在加热炉中加热，加热至完全奥氏体化状态(AC3以上)；加热后的板料转移至沸水箱中进行高压沸水除氧化层；已除氧化层的高温板料转移至模具中冲压成形并淬火。制备的零部件与现有热成形技术获得的零部件相比，兼具耐蚀性和易焊接特点；生产过程中加热无需保护气体，零部件无需抛丸，有效降低生产成本，提高零部件服役性能。

Description

一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法
技术领域
本发明属于薄板热冲压、钣金零部件制造技术领域，具体涉及一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法。
背景技术
热冲压成形技术由于成形力小、零件回弹小、成形后零件强度高等优点，而获得广泛应用；热冲压成形工艺过程中主要工序为：坯料加热—冲压成形并淬火—激光修边，抛丸。目前所采用的材料和工艺主要有以下几种类型：
1)裸板，加热过程中需要通保护气体，冲压成形后需要抛丸；零部件耐蚀性一般，且增加保护气体通入成本和抛丸成本。
2)Al-Si镀层板，加热过程中无需保护气体，零部件无需抛丸；零部件耐蚀性优于裸板零部件。但Al-Si镀层板生产成本较高，且不能为基体提供阴极保护作用。
3)镀锌板+预成型工艺，主要工序为：先冷冲压成形为零部件——零部件加热奥氏体化——保压淬火——抛丸。该种材料和工艺的应用所获得的零部件耐蚀性优异，但是工序复杂，成本高。
4)镀锌板+预冷工艺，主要工序为：板料奥氏体化——预冷——冲压成形——抛丸。该种材料和工艺下，零部件表面因含有大量氧化层导致焊接性能降低，需要增加抛丸工序。
因此开发一种成本低、高耐蚀、易焊接的热压零部件制备方法极其重要，可以有效降低生产成本，提高零部件服役性能。
发明内容
为解决现有技术中裸板耐蚀性差、Al-Si镀层板无阴极保护作用以及镀锌板热成形后零部件需要抛丸的问题，本发明的目的在于提供一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法，包括以下步骤：
1)镀层热成形钢带在加热炉中加热，加热至完全奥氏体化状态；
2)加热后的板料转移至沸水箱中进行高压沸水除氧化层；
3)沸水除氧化层前，机械手需要松开，保证板料在沸水除氧化层的冷却过程中自由收缩；
4)板料出沸水箱后进行气体吹扫，防止多余水分造成板料部分区域过度降温至(Ms-50℃)点以下；
5)已除氧化层并经吹扫的高温板料转移至模具中冲压成形并淬火。
进一步地，所述步骤1)中镀层热成形钢为镀锌热成形钢(GI型)、Zn-Fe合金镀层热成形钢(GA型)、Zn-Al-Mg合金镀层热成形钢中的一种。
进一步地，所述步骤2)中沸水在氧化层表面的压力0-10bar；高压沸水除氧化层的时间为0.1-25s。
进一步地，所述步骤2)中沸水还可以为80-100℃的热水。沸水温度、压力、时间等参数依据氧化层的厚度和零部件的成形性能确定。
进一步地，所述步骤2)中氧化层为ZnO、Al2O3和MnO中的一种或多种混合物。
进一步地，所述步骤2)中沸水中还能添加浓度为0-10wt％的NaOH溶液除氧化层，入模具前将NaOH清洗掉。
进一步地，所述步骤3)中机械手不能夹紧板料，板料需在冷却过程中自由收缩，防止收缩过程中部分涂层开裂引起基体开裂。
本发明具有以下有益效果：本发明方法制备的零部件与现有热成形技术获得的零部件相比，兼具耐蚀性和易焊接特点；生产过程中加热无需保护气体，零部件无需抛丸，有效降低生产成本，提高零部件服役性能。
附图说明
图1是本发明制备方法的工艺步骤示意图。
图2是本发明方法制备的高耐蚀易焊接热压零部件拐角外侧镀层形貌图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法，包括以下步骤：
1)镀层热成形钢带在加热炉中加热，加热至完全奥氏体化状态(AC3以上)；镀层热成形钢为镀锌热成形钢(GI型)、Zn-Fe合金镀层热成形钢(GA型)、Zn-Al-Mg合金镀层热成形钢中的一种。
2)加热后的板料转移至沸水箱中进行高压沸水除氧化层；氧化层为ZnO、Al2O3和MnO中的一种或多种混合物。沸水在氧化层表面的压力0-10bar；高压沸水除氧化层的时间为0.1-25s。沸水还可以为80-100℃的热水。沸水温度、压力、时间等参数依据氧化层的厚度和零部件的成形性能确定。沸水中还能添加浓度为0-10wt％的NaOH溶液除氧化层，入模具前将NaOH清洗掉。
3)沸水除氧化层前，机械手不再夹紧板料，保证板料在沸水除氧化层的冷却过程中自由收缩；
4)板料出沸水箱后进行气体吹扫，防止多余水分造成板料部分区域过渡降温至(Ms-50℃)点以下；
5)已除氧化层和经吹扫的高温板料转移至模具中冲压成形并淬火。
本发明制备方法的工艺步骤如图1所示。本发明以某热成形零部件为例，重点是实现镀锌热成形零部件免抛丸，具体实施方法如下：
1)22MnB5型镀锌热成形钢(板厚1.5mm，双面镀锌150g/m2)转移至890℃箱式加热炉中，保温5min，完成奥氏体化；加热炉中不通保护气氛。
2)加热完成后的板料转移至沸水箱中后，机械手松开板料；
3)开始清除板料表面氧化皮，参数条件为：沸水温度100℃，水压1bar；NaOH浓度为0％(质量分数)；钢板在沸水中的停留时间为5s。
4)清除完氧化层的板料经过压缩空气吹扫，清楚板料部分区域多余水；然后板料被转移至模具中快速冲压成形(成形前板料温度为480℃左右)并保压淬火；其中保压时间10s；冲压力100t(零部件投影面积压强20MPa)。
5)成形后零部件的力学性能：抗拉强度1450-1580MPa，断后延伸率5-8％；最终零部件焊接工艺电流窗口为1.2-1.4KA；无需抛丸，满足目前焊接工艺要求。且新工艺条件下镀层无液化开裂现象，涂层形貌图见图2，涂层表面无氧化层。成形淬火后镀锌层中Zn含量35-60％，具有较好的阴极保护作用。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (4)

1.一种高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)镀层热成形钢带在加热炉中加热，加热至完全奥氏体化状态；
2)加热后的板料转移至沸水箱中进行高压沸水除氧化层，沸水在氧化层表面的压力0-10bar；高压沸水除氧化层的时间为0.1-25s；
3)沸水除氧化层前，机械手需要松开，保证板料在沸水除氧化层的冷却过程中自由收缩；
4)板料出沸水箱后进行气体吹扫，防止多余水分造成板料部分区域过度降温至Ms-50℃点以下；
5)已除氧化层并经吹扫的高温板料转移至模具中冲压成形并淬火。
2.如权利要求1所述的高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中镀层热成形钢为镀锌热成形钢、Zn-Fe合金镀层热成形钢、Zn-Al-Mg合金镀层热成形钢中的一种。
3.如权利要求1所述的高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中氧化层为ZnO、Al2O3和MnO中的一种或多种混合物。
4.如权利要求1所述的高耐蚀易焊接热压零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中沸水中还能添加浓度为1-10wt％的NaOH溶液除氧化层，入模具前将NaOH清洗掉。
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