CN113546978A - 一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，所述制备方法包括：步骤S100：按照构件的形状对开平板进行切割，获得构件板；步骤S200：对所述构件板进行第一次加热；步骤S300：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内进行热压成型，获得毛坯构件；步骤S400：在空气中，将所述毛坯构件自然冷却至室温；步骤S500：对冷却后的所述毛坯构件进行第二次加热；步骤S600：在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，获得成品构件；达到了使成品构件具有优良尺寸精度的同时，提高成品构件的防护性能的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工技术领域，特别涉及一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法。
背景技术
防护车辆主要包括机动型作战指挥车、水陆两栖战车、防弹越野车、运兵车等，车辆外板一般采用超高强防弹板支撑，现有技术使用防弹板的抗拉强度等级为1300MPa-2000MPa。防弹车辆外壳采用冷折弯成形和焊接拼焊方式制成。
但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
防护车辆很多构件形状复杂，使用超高强防弹板直接冷成形至目标形状时，防弹板开裂，因此，超高强防弹板不能直接冷成形至目标形状时。需要引入大量的焊接，通过拼焊完成复杂形状构件的组装。在焊接过程中，由于焊材的强度等级偏低及受到焊接热输入的影响，焊缝位置的防护性能大幅下降。在子弹打靶试验中，焊缝位置出现子弹击穿现象。
发明内容
本发明提供了一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，解决了现有技术中通过焊接方式生产复杂形状构件时，焊缝位置防护性能大幅降低的技术问题，达到了使成品构件具有优良尺寸精度的同时，提高成品构件的防护性能的技术效果。
为解决上述问题，本申请实施例提供了一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，所述制备方法包括：步骤S100：按照构件的形状对开平板进行切割，获得构件板；步骤S200：对所述构件板进行第一次加热；步骤S300：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内进行热压成型，获得毛坯构件；步骤S400：在空气中，将所述毛坯构件自然冷却至室温；步骤S500：对冷却后的所述毛坯构件进行第二次加热；步骤S600：在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，获得成品构件。
优选的，在步骤S100之前，所述制备方法还包括：步骤S700：对铸坯进行冶炼，获得钢坯；步骤S800：采用热连轧、连铸连轧对所述钢坯进行轧制、卷取，获得热轧钢卷；步骤S900：所述热轧钢卷经矫直、开平、横切后，获得所述开平板。
优选的，所述钢坯的化学成分按重量百分比为：碳：0.001-0.02％；磷：≤0.01％，硫：≤0.004％，镍：15.5％～19％，钼：7.2％～8.5％，钴：12.5％～16％，钛：1.5～1.65％,其余为铁以及不可避免的杂质。
优选的，所述轧制的加热温度为1250℃-1300℃，终轧温度为880℃-920℃；轧制后空冷，所述卷取的温度为650℃-750℃。
优选的，在步骤S100中，所述切割具体为等离子切割或者激光切割。
优选的，所述第一次加热具体为：第一加热温度为780℃-820℃，第一加热保温时间为60-90分钟。
优选的，所述热压成型具体为：压型开始温度680℃-800℃，压型结束温度450℃-700℃，压型保持时间为15-40秒。
优选的，所述第二次加热具体为：第二加热温度440℃-510℃，第二加热保温时间320-400分钟。
优选的，所述开平板的厚度为3mm-12mm，抗拉强度大于2700MPa，洛氏硬度大于60。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
1、本发明实施例提供了一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，所述制备方法包括：步骤S100：按照构件的形状对开平板进行切割，获得构件板；步骤S200：对所述构件板进行第一次加热；步骤S300：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内进行热压成型，获得毛坯构件；步骤S400：在空气中，将所述毛坯构件自然冷却至室温；步骤S500：对冷却后的所述毛坯构件进行第二次加热；步骤S600：在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，获得成品构件。解决了现有技术中通过焊接方式生产复杂形状构件时，焊缝位置防护性能大幅降低的技术问题，达到了使成品构件具有优良尺寸精度的同时，提高成品构件的防护性能的技术效果。
2、本发明实施例通过所述钢坯的化学成分按重量百分比为：碳：0.001-0.02％；磷：≤0.01％，硫：≤0.004％，镍：15.5％～19％，钼：7.2％～8.5％，钴：12.5％～16％，钛：1.5～1.65％,其余为铁以及不可避免的杂质。达到通过超低的C含量以及不添加Si、Mn来提高材料的整体塑韧性及可焊性，减少焊接裂纹及避免热成形过程中出现开裂，提高成品构件的具有良好的形状，且提高成品构件的合格率的技术效果。
3、本发明实施例通过所述热压成型具体为：压型开始温度680℃-800℃，压型结束温度450℃-700℃，压型保持时间为15-40秒。通过控制压型的温度、压型时间，保证成品构件具有优良的尺寸精度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例中一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，解决了现有技术中通过焊接方式生产复杂形状构件时，焊缝位置防护性能大幅降低的技术问题，达到了使成品构件具有优良尺寸精度的同时，提高成品构件的防护性能的技术效果。
本发明实施例中的技术方案，总体结构如下：
一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，所述制备方法包括：步骤S100：按照构件的形状对开平板进行切割，获得构件板；步骤S200：对所述构件板进行第一次加热；步骤S300：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内进行热压成型，获得毛坯构件；步骤S400：在空气中，将所述毛坯构件自然冷却至室温；步骤S500：对冷却后的所述毛坯构件进行第二次加热；步骤S600：在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，获得成品构件。通过上述制备方法解决了现有技术中通过焊接方式生产复杂形状构件时，焊缝位置防护性能大幅降低的技术问题，达到了使成品构件具有优良尺寸精度的同时，提高成品构件的防护性能的技术效果。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
实施例一
本发明实施例提供了一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，请参考图1，所述制备方法包括：
步骤S100：按照构件的形状对开平板进行切割，获得构件板；
进一步的，在步骤S100中，所述切割具体为等离子切割或者激光切割。
进一步的，所述开平板的厚度为3mm-12mm，抗拉强度大于2700MPa，洛氏硬度大于60。
具体而言，按照所述构件的形状、采用等离子或激光切割方法从所述开平板上切割下所述构件板。其中，所述构件板与成品构件折开后的形状相匹配。本申请中采用等离子或激光切割方法具有切割热量较小的特点，可尽量减少对所述开平板产生的热应力影响，从而避免切割下的所述构件板发生变形。所述开平板的厚度为3mm-12mm，抗拉强度大于2700MPa，洛氏硬度大于60，使所述开平板达到防弹要求，从而达到使所述成品构件达到防弹要求的技术效果。
步骤S200：对所述构件板进行第一次加热；
进一步的，所述第一次加热具体为：第一加热温度为780℃-820℃，第一加热保温时间为60-90分钟。
具体而言，所述第一加热温度为所述第一次加热所需要的温度，所述第一加热保温时间为所述第一次加热所需要的保温时间。在加热炉中将所述构件板加热到780℃-820℃后，将所述加热炉的炉温保持在780℃-820℃范围内，将构件板在该温度范围内保持60-90分钟。对所述构件板进行第一次加热处理的作用为：1、保证所述构件板内的合金元素充分溶解，提高所述构件板的强度；2、为步骤S300的热压成型的顺利进行做准备。
步骤S300：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内热压成型，获得毛坯构件；
进一步的，所述热压成型具体为：压型开始温度680-800℃，压型结束温度450℃-700℃，压型保持时间为15-40秒。
具体而言，所述压型模具的形状与所述成型构件的形状相匹配，将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内压型，获得所述毛坯构件，所述毛坯构件的形状与所述目标构件的形状相同。对所述构件板进行热压成型时，压型开始温度为压型开始温度680-800℃，压型结束温度450℃-700℃。所述压型保持时间为所述压型模具对所述构件板的的压制时间，所述压型保持时间由所述压型开始温度和所述压型结束温度确定。本申请中所述压型保持时间为15-40秒，保证所述构建毛坯具有良好的尺寸精度。通过热压成型使不采用焊接或冷成形方式即可形成最终成品构件，减少所述最终成品构件上的焊缝数量，避免焊缝降低最终成品构件的强度和防护性能，避免冷成形开裂，提高最终成品构件的防护能力。其中，所述最终成品构件为可直接用于防护车辆上的构件。
进一步的，将第一次加热后的所述构件板从所述加热炉中取出，到所述热压成型开始的过程中，对第一次加热后的所述构件板进行空气自然冷却。
步骤S400：在空气中，将所述毛坯构件自然冷却至室温；
具体而言，将所述毛坯构件从所述压型模具中取出后，在空气中对所述毛坯构件进行自然冷却，使所述毛坯构件冷却至室温。对所述毛坯构件进行空气自然冷却，一方面避免所述毛坯构件变形，保证了所述毛坯构件的尺寸精度；另一方面，不增加生产设备和生产流程，节约能源，保证了所述制备方法的工业可实施性。
步骤S500：对冷却后的所述毛坯构件进行第二次加热；
进一步的，所述第二次加热具体为：第二加热温度440-510℃，第二加热保温时间320-400分钟。
具体而言，所述第二加热温度为所述第二次加热所需要的温度，所述第二加热保温时间为所述第二次加热所需要的保温时间。将冷却至室温的所述毛坯构件放入加热炉中，在加热炉中将所述毛坯构件加热到440-510℃后，将所述加热炉的炉温保持在440-510℃范围内，将所述毛坯构件在该温度范围内保持320-400分钟。对所述毛坯构件进行第二次加热处理的作用是：通过长时间的加热保温，强化所述毛坯构件中合金元素的析出，大大提高所述毛坯构件的强度。
在所述第二次加热过程中，加热温度、加热时间中的任一项不满足要求，则所述成品构件的强度会大幅降低。
步骤S600：在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，获得成品构件。
具体而言，所述毛坯构件在所述加热炉中进行第二次加热后，从所述加热炉中取出所述毛坯构件。在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，冷却后的所述构建毛坯即为需要的成品构件。
对后期需要固定形状或者进行密封的所述成品构件，采用栓接、铆接或焊接方式对所述成品构件的形状进行固定或封闭，形成所述最终成品构件。优选的采用栓接或铆接方式，达到避免焊缝对所述最终成品构件强度的影响的技术效果。
为了对保证所述开平板的质量，本申请还对所述开平板的冶炼、轧制过程进行控制。在步骤S100之前，所述制备方法还包括：
步骤S700：对铸坯进行冶炼，获得钢坯；
进一步的，所述钢坯的化学成分按重量百分比为：碳：0.001-0.02％；磷：≤0.01％，硫：≤0.004％，镍：15.5％～19％，钼：7.2％～8.5％，钴：12.5％～16％，钛：1.5～1.65％,其余为铁以及不可避免的杂质。
具体而言，本申请采用超低碳、高镍、高钼、高钴、高钛的成分体系的钢材，依靠高合金元素在二次回火加热过程中的析出提高钢材的强度，从而达到提高成品构件强度，提高成品构件防护能力的技术效果。依靠超低的C以及不添加Si、Mn来提高钢材的整体塑韧性及可焊性，减少焊接裂纹及避免热压成形过程中出现开裂，达到提高成品构件合格率的技术效果。
步骤S800：采用热连轧、连铸连轧对所述钢坯进行轧制、卷取，获得热轧钢卷；
步骤S900：所述热轧钢卷经矫直、开平、横切后，获得所述开平板。
进一步的，所述轧制的加热温度为1250-1300℃，终轧温度为880-920℃；轧制后空冷，所述卷取的温度为650-750℃。
具体而言，本申请对轧制的加热温度、终轧温度和卷取温度进行限制，保证了成品构件所用钢材的力学性能和防护性能。
本发明实施例中，所述成品构件的强度等级提升至2700MPa以上，适用于防护车辆防护性能提升和整体车重的降低。
实施例二
本发明实施例提供了一种防护车辆用复杂形状构件，所述防护车辆用复杂形状构件采用实施例一所述的制备方法制得。
前述图1实施例一中的防护车辆用复杂形状构件的制备方法的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的一种防护车辆用复杂形状构件，通过前述对一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种防护车辆用复杂形状构件的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
实施例三
本发明实施例提供了一种防护车辆用复杂形状构件的具体制备方法，包括以下步骤：
S1：采用电炉对铸坯进行冶炼，获得钢坯，所述钢坯的化学成分及其质量分数如下碳：0.003％；磷：0.0071％，硫：0.002％，镍：17.5％，钼：8.1％，钴：14.5％，钛：1.58％,其余为铁以及不可避免的杂质。
S2：采用7机架热连轧对所述钢坯进行钢卷的生产，获得热轧钢卷。轧制加热温度为1280℃，终轧温度为900℃，轧后空冷，卷取温度为690℃，轧制目标厚度为6mm。
S3：所述热轧钢卷经矫直开平横切后，得到开平板。
S4：所述开平板按照构件形状采用等离子切割进行下料，获得构件板。
S5：对构件板进行第一次加热加热，加热温度为810℃，加热保温时间为70分钟。
S6：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内进行压型，成形至目标构件形状，获得毛坯构件；压型开始温度720℃，压型结束温度590℃。所述构件板出炉至压型开始的运送阶段钢板采用空气自然冷却，钢板在模具内压型保持时间为20秒。
S7：将所述毛坯构件在空气中自然冷却至室温。
S8：对冷却至室温的所述毛坯构件进行二次加热，加热温度500℃，加热保温时间360分钟。
S9：加热保温后的所述毛坯构件出炉进行空气自然冷却，冷却至室温后获得防护车辆复杂形状构件，即所述成品构件。
实施例四
本发明实施例还提供了一种防护车辆用复杂形状构件的具体制备方法，包括以下步骤：
S1：采用转炉冶炼，获得钢坯，所述钢坯的化学成分及其质量分数如下碳：0.02％；磷：0.009％，硫：0.002％，镍：18.5％，钼：8.3％，钴：15.5％，钛：1.53％,其余为铁以及不可避免的杂质。
S2：采用连铸连轧轧机进行钢卷的生产，获得钢卷。轧制加热温度为1280℃，终轧温度为900℃，轧后空冷，卷取温度为690℃，轧制目标厚度为3mm。
S3：所述钢卷经矫直开平横切后，得到开平板。
S4：所述开平板按照构件形状采用等激光切割进行下料，获得构件板。
S5：对所述构件板进行第一次加热，加热温度为790℃，加热保温时间为60分钟。
S6：将加热后的所述构件板放入压型模具内进行压型，成形至目标构件形状，获得构件毛坯；压型开始温度690℃，压型结束温度470℃。所述构件板出炉至压型开始的运送阶段钢板采用空气自然冷却，所述构件板在模具内压型保持时间为25秒。
S7：将所述毛坯构件在空气中自然冷却至室温。
S8：对冷却至室温的所述毛坯构件进行第二次加热，加热温度450℃，保温时间330分钟。
S9：第二次加热后的毛坯构件出炉进行空气自然冷却，冷却至室温后获得防护车辆复杂形状构件，即成品构件。
实施例五
本发明实施例还提供了一种防护车辆用复杂形状构件的具体制备方法，包括以下步骤：
S1：采用电炉冶炼，获得钢坯，所述钢坯的化学成分及其质量分数如下表所示：
碳：0.001-0.02％；磷：≤0.01％，硫：≤0.004％，镍：15.5％～19％，钼：7.2％～8.5％，钴：12.5％～16％，钛：1.5～1.65％,其余为铁以及不可避免的杂质。
| 编号 | C | P | S | Ni | Mo | Co | Ti |
| 1 | 0.002 | 0.04 | 0.003 | 15.8 | 7.8 | 13.5 | 1.55 |
| 2 | 0.005 | 0.07 | 0.002 | 18.2 | 8.5 | 15.0 | 1.65 |
| 3 | 0.003 | 0.06 | 0.002 | 18.9 | 8.2 | 15.4 | 1.60 |
| 4 | 0.015 | 0.05 | 0.003 | 16.3 | 8.0 | 16.1 | 1.58 |
| 5 | 0.017 | 0.05 | 0.003 | 16.7 | 7.7 | 13.5 | 1.62 |
| 6 | 0.004 | 0.06 | 0.002 | 18.5 | 7.4 | 14.3 | 1.61 |
S2：采用7机架热连轧轧机进行钢卷的生产，获得热轧钢卷。轧制工艺见下表：
S3：热轧钢卷经矫直开平横切后，得到开平板。
S4：开平板按照构件形状采用等离子或者激光切割进行下料，获得构件板。
S5：对所述构件板进行加热，保温后放入压型模具内进行压型，成形至目标构件形状，获得毛坯构件，所述毛坯构件在空气中自然冷却至室温。对冷却至室温的所述毛坯构件进行二次加热及保温。再加热保温后的所述毛坯构件出炉进行空气自然冷却，冷却至室温后获得防护车辆复杂形状构件成品，即获得成品构件。各工序的具体工艺控制参数及强度指标见下表：
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
1、本发明实施例提供了一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，所述制备方法包括：步骤S100：按照构件的形状对开平板进行切割，获得构件板；步骤S200：对所述构件板进行第一次加热；步骤S300：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内进行热压成型，获得毛坯构件；步骤S400：在空气中，将所述毛坯构件自然冷却至室温；步骤S500：对冷却后的所述毛坯构件进行第二次加热；步骤S600：在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，获得成品构件。解决了现有技术中通过焊接方式生产复杂形状构件时，焊缝位置防护性能大幅降低的技术问题，达到了使成品构件具有优良尺寸精度的同时，提高成品构件的防护性能的技术效果。
2、本发明实施例通过所述钢坯的化学成分按重量百分比为：碳：0.001-0.02％；磷：≤0.01％，硫：≤0.004％，镍：15.5％～19％，钼：7.2％～8.5％，钴：12.5％～16％，钛：1.5～1.65％,其余为铁以及不可避免的杂质。达到通过超低的C含量以及不添加Si、Mn来提高材料的整体塑韧性及可焊性，减少焊接裂纹及避免热成形过程中出现开裂，提高成品构件的具有良好的形状，且提高成品构件的合格率的技术效果。
3、本发明实施例通过所述热压成型具体为：压型开始温度680℃-800℃，压型结束温度450℃-700℃，压型保持时间为15-40秒。通过控制压型的温度、压型时间，保证成品构件具有优良的尺寸精度。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种防护车辆用复杂形状构件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S100：按照构件的形状对开平板进行切割，获得构件板；
步骤S200：对所述构件板进行第一次加热；
步骤S300：将第一次加热后的所述构件板放入压型模具内进行热压成型，获得毛坯构件；
步骤S400：在空气中，将所述毛坯构件自然冷却至室温；
步骤S500：对冷却后的所述毛坯构件进行第二次加热；
步骤S600：在空气中，将第二次加热后的所述毛坯构件自然冷却至室温，获得成品构件。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S100之前，所述制备方法还包括：
步骤S700：对铸坯进行冶炼，获得钢坯；
步骤S800：采用热连轧、连铸连轧对所述钢坯进行轧制、卷取，获得热轧钢卷；
步骤S900：所述热轧钢卷经矫直、开平、横切后，获得所述开平板。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钢坯的化学成分按重量百分比为：碳：0.001-0.02％；磷：≤0.01％，硫：≤0.004％，镍：15.5％～19％，钼：7.2％～8.5％，钴：12.5％～16％，钛：1.5～1.65％,其余为铁以及不可避免的杂质。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述轧制的加热温度为1250℃-1300℃，终轧温度为880℃-920℃；
轧制后空冷，所述卷取的温度为650℃-750℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S100中，所述切割具体为等离子切割或者激光切割。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次加热具体为：第一加热温度为780℃-820℃，第一加热保温时间为60-90分钟。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型具体为：压型开始温度680℃-800℃，压型结束温度450℃-700℃，压型保持时间为15-40秒。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二次加热具体为：第二加热温度440℃-510℃，第二加热保温时间320-400分钟。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述开平板的厚度为3mm-12mm，抗拉强度大于2700MPa，洛氏硬度大于60。
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