CN113182374A - 一种高强度结构件的热成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度结构件的热成型方法，属于热成型方法技术领域；原始板材首先进行Al‑Si涂层，将涂层好的坯料放入冷挤压模具中，经过冷挤压之后得到预成形尺寸，然后将预成形件放入到高温炉子里加热到Ac3以上温度，保温20‑500s，等预成形件部分变成奥氏体，然后迅速的将预成形件放入热挤压模具中；在放热挤压模具之前，使用酒精和硬脂酸对热挤压模具进行清洗和润滑；之后再对热挤压模具进行预热，热挤压结束后，通过冷却装置提供很大的冷却速率，从而使最终成形件变为马氏体或下贝氏体，再通过回火处理，最终得到结构件；本发明有效解决了现有制备方法制得的高强构件强度较低、加工过程中易产生二阶裂纹以及热加工处理时易出现氧化的问题。

Description

一种高强度结构件的热成型方法
技术领域
本发明涉及热成型方法技术领域，尤其涉及一种高强度结构件的热成型方法。
背景技术
热成形工艺是将钢板放入到高温炉，进行奥氏体化，等到组织转化结束后，快速的将坯料转移到加工模具上，进行加工成形的工艺方式。由于需要奥氏体化，所以需要把材料加热到950度以上，这会导致材料表面氧化，出现大量的氧化铁皮，表面上也会有一定的脱碳。如果氧化皮在模具中加工，容易脱落在模具中，增大了模具的摩擦，从而降低了模具的寿命。氧化皮还需要定期的清理，降低了生产的效率。
从专利CN 111672954已知一种板料零部件的间接热成形方法，通过冷冲压和热冲压过程的设计，首先将板料进行冷冲压，冷冲压之后放入到高温炉中，进行奥氏体化处理，等完全奥氏体化之后，在放入到热冲压模具中再次加工。这种工艺虽然解决了由于一次性热冲压变形量开裂问题，但是无法解决二阶微裂纹的问题。二阶微裂纹主要因为坯料在高温变形中锌蒸汽达到一定的浓度所产生的脆化，一般采用排除锌蒸汽或者阻隔锌蒸汽的产生。而且对于高强度的结构件，采用这种冲压的方法，没有办法达到使用的强度，为了解决上述问题，我们提出了一种高强度结构件的热成型方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度结构件的热成型方法，以解决上述背景技术中提出的问题：
(1)现有制备方法制得的高强构件强度较低的问题；
(2)加工过程中产生二阶裂纹的问题；
(3)热加工处理时易出现氧化的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高强度结构件的热成型方法，包括以下步骤：
S1、涂层处理：利用Al-Si涂料对原始坯料板材进行均匀涂层；
S2、冷挤压处理：将完成涂层工作的坯料放入冷挤压模具中，经过冷挤压之后得到预成型尺寸；
S3、奥氏体化：将S2中所得预成型件放入到高温炉中加热至Ac3以上温度，保温20～500s；
S4、热挤压模具预处理：使用酒精和硬脂酸对热挤压模具进行清洗和润滑；
S5、热挤压模具预热：对热挤压模具进行预加热，使得模具中的酒精和硬脂酸挥发；
S6、热挤压处理：将经过S3处理的预成型件部分变成奥氏体时，迅速将预成型件放入到热挤压模具中；
S7、淬火处理：热挤压结束后，利用冷却装置对热挤压模具内的成型件进行淬火处理，使其变成马氏体或下贝氏体；
S8、回火处理：将经过S8制得的成型件再进行回火处理，得到最终的结构件。
优选地，所述S1中原始坯料板材为金属材料，优选为钢、铝板，所述S2和S6在对原始坯料板材进行挤压变形处理时，挤压参数只与坯料的化学成分有关，与温度、组织变化和热处理状态无关。
优选地，所述S7中提到的冷却装置为冷却管、冷却腔体，所述冷却管、冷却腔体集成嵌入安装在热挤压模具内，所述冷却装置使用的冷却介质为水、盐水。
与现有技术相比，本发明提供了一种高强度结构件的热成型方法，具备以下有益效果：
(1)本发明所提出的热成型方法采用了挤压成型的方式，使材料处于三向应力状态，从而增加了结构件的强度；
(2)本发明采用两步成型的挤压变形方法，降低了热挤压的变形量，从而使得产品不易开裂，同时也增加了模具的使用寿命；
(3)本发明在坯料表面均匀涂设有Al-Si涂层，在高温下与氧气结合生成了致密的氧化膜，一方面保证了高温下坯料热加工不会被氧化，另一方面生成的致密氧化膜阻隔了空气与坯料内部接触，从而避免了锌蒸汽的产生，有效的防止了二阶裂纹的产生；
(4)在进行热挤压处理前，使用酒精和硬脂酸对热挤压模具内部进行清洗和润滑，一方面可以提供产品的精度，延长模具的使用寿命，另一方面保证了不会引入新的杂质；
(5)本发明淬火处理所使用的冷却装置是集成嵌入安装在热挤压模具内部的，热挤压结束后，可以直接通过冷却装置对成型件进行淬火处理，简化了热成型工序，有效提高了工作效率。
综上所述，本发明有效解决了现有制备方法制得的高强构件强度较低、加工过程中易产生二阶裂纹以及热加工处理时易出现氧化的问题。
附图说明
图1为本发明提出的一种高强度结构件的热成型方法的整体流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
请参阅图1；
一种高强度结构件的热成型方法，包括以下步骤：
S1、涂层处理：利用Al-Si涂料对原始坯料板材进行均匀涂层；
S2、冷挤压处理：将完成涂层工作的坯料放入冷挤压模具中，经过冷挤压之后得到预成型尺寸；
S3、奥氏体化：将S2中所得预成型件放入到高温炉中加热至Ac3以上温度，保温20～500s；
S4、热挤压模具预处理：使用酒精和硬脂酸对热挤压模具进行清洗和润滑；
S5、热挤压模具预热：对热挤压模具进行预加热，使得模具中的酒精和硬脂酸挥发；
S6、热挤压处理：将经过S3处理的预成型件部分变成奥氏体时，迅速将预成型件放入到热挤压模具中；
S7、淬火处理：热挤压结束后，利用冷却装置对热挤压模具内的成型件进行淬火处理，使其变成马氏体或下贝氏体；
S8、回火处理：将经过S8制得的成型件再进行回火处理，得到最终的结构件。
S1中原始坯料板材为金属材料，优选为钢、铝板，S2和S6在对原始坯料板材进行挤压变形处理时，挤压参数只与坯料的化学成分有关，与温度、组织变化和热处理状态无关。
S7中提到的冷却装置为冷却管、冷却腔体，冷却管、冷却腔体集成嵌入安装在热挤压模具内，冷却装置使用的冷却介质为水、盐水。
本发明所提出的热成型方法采用了挤压成型的方式，使材料处于三向应力状态，从而增加了结构件的强度；同时采用两步成型的挤压变形方法，降低了热挤压的变形量，从而使得产品不易开裂，同时也增加了模具的使用寿命；坯料加工处理前，在表面均匀涂设有Al-Si涂层，在高温下与氧气结合生成了致密的氧化膜，一方面保证了高温下坯料热加工不会被氧化，另一方面生成的致密氧化膜阻隔了空气与坯料内部接触，从而避免了锌蒸汽的产生，有效的防止了二阶裂纹的产生；在进行热挤压处理前，使用酒精和硬脂酸对热挤压模具内部进行清洗和润滑，一方面可以提供产品的精度，延长模具的使用寿命，另一方面保证了不会引入新的杂质；除此之外，本发明淬火处理所使用的冷却装置是集成嵌入安装在热挤压模具内部的，热挤压结束后，可以直接通过冷却装置对成型件进行淬火处理，简化了热成型工序，有效提高了工作效率。综上所述，本发明有效解决了现有制备方法制得的高强构件强度较低、加工过程中易产生二阶裂纹以及热加工处理时易出现氧化的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高强度结构件的热成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、涂层处理：利用Al-Si涂料对原始坯料板材进行均匀涂层；
S2、冷挤压处理：将完成涂层工作的坯料放入冷挤压模具中，经过冷挤压之后得到预成型尺寸；
S3、奥氏体化：将S2中所得预成型件放入到高温炉中加热至Ac3以上温度，保温20～500s；
S4、热挤压模具预处理：使用酒精和硬脂酸对热挤压模具进行清洗和润滑；
S5、热挤压模具预热：对热挤压模具进行预加热，使得模具中的酒精和硬脂酸挥发；
S6、热挤压处理：将经过S3处理的预成型件部分变成奥氏体时，迅速将预成型件放入到热挤压模具中；
S7、淬火处理：热挤压结束后，利用冷却装置对热挤压模具内的成型件进行淬火处理，使其变成马氏体或下贝氏体；
S8、回火处理：将经过S8制得的成型件再进行回火处理，得到最终的结构件。
2.根据权利要求1所述的一种高强度结构件的热成型方法，其特征在于：所述S1中原始坯料板材为金属材料，所述S2和S6在对原始坯料板材进行挤压变形处理时，挤压参数只与坯料的化学成分有关，与温度、组织变化和热处理状态无关。
3.根据权利要求1所述的一种高强度结构件的热成型方法，其特征在于：所述S7中提到的冷却装置为冷却管、冷却腔体，所述冷却管、冷却腔体集成嵌入安装在热挤压模具内，所述冷却装置使用的冷却介质为水、盐水。
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