CN113695398A - 一种不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车材料研究设备及加工工艺技术领域,具体涉及一种不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,差厚板沿轧制方向包含至少一个过渡区,还包含0个或多个等厚区。轧制时,首先对A1等厚度的不锈钢原料进行A2变厚度轧制,以获得不锈钢轧制差厚板坯料;然后根据适用于厚度变化较小及零件加工变形量不大的产品或厚度变化较大及零件加工变形复杂的产品选择后续的加工工艺。本发明通过变厚度轧制获得厚度沿轧制方向灵活变化的不锈钢产品,并根据不同的应用场景设计了其产品的加工工艺路径,可降低原有不锈钢零件的重量,降低材料成本。不进行热处理的不锈钢轧制差厚板还具有在不同厚度区域力学性能差异化的特性,可以满足某些特定条件下的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于汽车材料研究设备及加工工艺技术领域,具体涉及一种不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法。
背景技术
目前轧制差厚板主要应用于汽车领域,所涉及的产品材料主要是汽车板,包括低合金高强钢、22MnB5裸板以及含铝硅镀层或其他镀层的22MnB5镀层板等等。随着生产技术水平的不断提升,轧制差厚板的加工能力也相应提升,原有轧制差厚板的产品领域和应用范围也有所扩大。
不锈钢包括铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢、马氏体不锈钢及沉淀硬化不锈钢等种类。因其能抵抗大气、酸及盐水溶液的腐蚀且表面光亮美观而被广泛应用于设备制造、建筑、工具等领域。由于不锈钢价格较一般钢材更加昂贵,且如铁素体不锈钢等品种,材料的屈服强度低,因此限制了其在很多结构件上的应用。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出一种不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法。
具体技术方案如下:
一种不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:首先对A1等厚度的不锈钢原料进行A2变厚度轧制,以获得不锈钢轧制差厚板坯料;然后根据适用于厚度变化较小及零件加工变形量不大的产品或厚度变化较大及零件加工变形复杂的产品选择后续的加工工艺,根据加工方向的不同,加工方式又分为沿轧制方向的纵轧纵用和将坯料旋转后沿垂直轧制方向的纵轧横用两类工艺一:用于厚度变化较小及零件加工变形量不大的产品加工时,制造方法采用:A1-A2-A3-A4工艺;其中A1:等厚度不锈钢;A2:变厚度轧制;A3:剪切或冲裁或落料;A4:零件制造;
工艺二:用于厚度变化较大及零件加工变形复杂的产品加工时,制造方法采用:A1-A2-B1-A4;其中B1:前热处理。
所述差厚板材质为不锈钢,其沿轧制方向包含至少一个过渡区,还包含0个或多个等厚区,所述等厚区包括同一相同厚度的厚区或薄区,统称为等厚区;差厚板包含多个等厚区时,厚区和薄区之间由过渡区分隔;差厚板包含0个等厚区时,过渡区为一个或多个;所述过渡区的厚度为连续变化。
所述过渡区为厚度呈线性变化的直线型过渡区或厚度呈非线性变化的曲线型过渡区。
所述不锈钢轧制差厚板用来加工冲压件、折弯件、辊压件、焊接件、胀形件零件产品,形式为管、梁、板或异形料片。
所述A4工艺包括冲压、辊压、拉深、折弯、胀形或焊接。
所述B1工艺为罩式或连续退火。
所述工艺一在A4工艺之后增加B2工艺,形成A1-A2-A3-A4-B2工艺,以获得性能稳定、塑性良好的零件级产品;所述B2:后热处理。
所述工艺二在A3工艺之前增加B1工艺,形成A1-A2-B1-A3-A4工艺。
在A2工艺之后增加B1工艺,形成A1-A2-B1-A3-A4-B2工艺,解决不锈钢轧制差厚板因加工硬化导致的产品无法被进一步深加工的问题。
所述B2工艺为退火、回火或淬火,采用将零件整体装入加热炉的整体热处理方式,或采用在线感应加热或激光加热、连续或局部热处理方式。
与现有技术相比,本发明具有如下有益技术效果:
本发明将不锈钢材料与变厚度轧制技术相结合,不同应用场景下的不锈钢轧制差厚板产品设计了不同的加工路径。利用了不锈钢加工硬化特性获得了性能差异化的不锈钢轧制差厚板并将此特性应用于产品设计。提出了对用不锈钢轧制差厚板制造的零件产品的差异化热处理思路。
本发明不锈钢轧制差厚板是一种通过变厚度轧制获得的厚度沿轧制方向灵活变化的不锈钢产品,并根据不同的应用场景设计了其产品的加工工艺路径。所制得的产品可以降低原有不锈钢零件的重量,降低材料成本。此外,不进行热处理的不锈钢轧制差厚板还具有在不同厚度区域力学性能差异化的特性,可以满足某些特定条件下的使用要求。
不锈钢轧制差厚板通过对等厚度的不锈钢原料进行变厚度轧制,可以获得厚度灵活多变的不锈钢轧制差厚板。轧制差厚板的厚度设计可以根据零件或产品的实际服役情况进行调整,因此不锈钢轧制差厚板零件重量小于在相同强度或刚度要求下的不锈钢等厚度板零件重量,从而大大节省了材料,降低了不锈钢材料的应用成本。此外,由于在冷轧过程中存在加工硬化现象,因此可以对差厚板较薄区域进行强度提升,从而进一步降低整体零件的厚度,更加节省材料。用此工艺生产的不锈钢轧制差厚板产品在各个厚度区域因压下率不同,因此各部分具有不同的力学性能。而对后续需要进行冲压、折弯、旋压、辊弯成形等工序的不锈钢轧制差厚板产品,则可以采用增加连续退火或罩式退火等热处理工序,使材料性能趋于均匀,强度更低,塑性更好,以满足不同成形工序的要求。
为了获得不锈钢轧制差厚板零件产品,必须首先对A1等厚度的不锈钢原料进行A2变厚度轧制,以获得不锈钢轧制差厚板坯料。此工序是最为关键的工序,轧制差厚板的尺寸和初始性能的形成均是在此工序内完成的。
经过变厚度轧制后的坯料因存在加工硬化(尤其是在薄区),因此材料的强度会上升,塑性会下降,有时候会使得后续的冲压、辊压、拉深、胀形、焊接等工序变的十分困难。为了解决这一问题,需要增加B1前热处理工序来进行调整。前热处理是成本较高的工序,在产品压下量不是很大、不显著影响后续成形工序的情况下应尽量予以避免,当然这种产品的减重效果也不会特别好。前热处理工序可采用的加热方式多样,如可以将整个不锈钢轧制差厚板卷料置于罩式退火炉中进行退火,也可以借助连续退火生产线进行。后者甚至可以通过针对不同厚度区域进行差异化的参数调整,以获得分区域差异化热处理的效果,如此大大增加了对不锈钢轧制差厚板性能调整的灵活性。
随后的A3剪切、冲裁、落料也不是必需的,因为有的后续成形工艺可以直接利用不锈钢轧制差厚板卷料进行生产。但如后续成形工艺为不连续成形,则有可能需要预先通过落料获得一定外轮廓形状的不锈钢轧制差厚板异形料片。此外,将不锈钢轧制差厚板或其异形料片进行旋转,使轧制方向与零件的主轴线方向垂直,如图1所示,可以获得沿零件周向或宽度方向厚度变化的产品,称之为“纵轧横用”工艺。
A4零件制造工序包括了关于板料加工成形的各类方法,包括但不限于冲压、拉深、辊压、折弯、胀形、焊接等。其中如辊压或焊接方法,可以直接对不锈钢轧制差厚板卷料进行加工,而冲压方法既可以对差厚板卷料进行加工也可以对由工序A3加工后所得的不锈钢轧制差厚板异形料片进行加工。经过A4工序后,可以获得带有厚度连续变化尺寸特征的零件级产品。
大多数产品在A4工序后可以直接使用,有的产品则需要再进行一次B2后热处理,以获得所需的性能,这些热处理包括但不限于退火、回火、淬火等。
通过以上工艺路径,可以获得尺寸灵活多样,性能差异多变的不锈钢轧制差厚板产品。
附图说明
图1为本发明不锈钢轧制差厚板纵轧横用加工方法示意图;
图2为本发明包含0个等厚区和1个过渡区的不锈钢轧制差厚板结构示意图;
图3为本发明包含3个等厚区和2个过渡区的不锈钢轧制差厚板的结构示意图;
图4为本发明包含0个等厚区和2个厚度呈非线性变化的曲线型过渡区的不锈钢轧制差厚板结构示意图;
图5为本发明不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法工艺流程图;
图中,1、厚区一;2、厚区二;3、过渡区一;4、过渡区二;5、薄区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明,但本发明的保护范围不受附图和实施例所限。
本发明不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,首先对A1等厚度的不锈钢原料进行A2变厚度轧制,以获得不锈钢轧制差厚板坯料;然后根据适用于厚度变化较小及零件加工变形量不大的产品或厚度变化较大及零件加工变形复杂的产品选择后续的加工工艺。根据加工方向的不同,加工方式又分为沿轧制方向的纵轧纵用和将坯料旋转后沿垂直轧制方向的纵轧横用两类。本发明不锈钢轧制差厚板纵轧横用加工方法示意图如图1所示。
不锈钢轧制差厚板沿轧制方向包含至少一个过渡区,还包含0个或多个等厚区,如图2、图3所示。所述等厚区包括同一相同厚度的厚区或薄区,统称为等厚区;图3中厚区一1和厚区二2为两个等厚区,薄区5为一个等厚区。差厚板包含多个等厚区时,厚区和薄区之间由过渡区分隔,图3中过渡区一3和过渡区二4为两个过渡区;差厚板包含0个等厚区时,过渡区为一个(如图2所示)或多个(如图4所示2个过渡区);所述过渡区的厚度为连续变化。所述过渡区为厚度呈线性变化的直线型过渡区。所述不锈钢轧制差厚板用来加工冲压件、折弯件、辊压件、焊接件、胀形件零件产品,形式为管、梁、板或异形料片。所述过渡区还可以为厚度呈非线性变化的曲线型过渡区,如图4所示。
图5为本发明不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,如图所示:
实施例1:
A1-A2-A3-A4工艺
采用不锈钢等厚度的卷料(或片料)进行变厚度轧制,获得不锈钢轧制差厚板毛坯料卷(或料片),然后通过剪切或冲裁落料等形式获得不锈钢轧制差厚板精料片,再对此精料片进行拉深、冲压、焊接、胀形等加工,以获得最终的零件。此工艺过程无需退火,因而成本较低,但由于无法消除冷轧过程中的加工硬化,因此只适用于厚度变化较小及零件加工变形量不大的产品。
实施例2:
A1-A2-B1-A4工艺
表示采用不锈钢等厚度的卷料(或片料)进行变厚度轧制,获得不锈钢轧制差厚板毛坯料卷,然后对其进行前热处理以消除加工硬化的影响。其形式可采用罩式退火或连续退火,工艺为不锈钢的固溶热处理。通过对工艺参数的调整还可以获得在不同的厚度区域具备差异化性能的坯料。经前热处理工序后获得的毛坯料卷可直接开卷使用,通过拉深、冲压、折弯、焊接、胀形等加工获得最终零件。此工艺路径成本稍高,但大大降低了零件制造阶段的难度,适用于厚度变化较大及零件加工变形复杂的产品。
实施例3:
A1-A2-B1-A3-A4工艺
与实施例2相比主要增加了前热处理后的剪切、冲裁、落料工序,用于满足不同的零件制造供应商对不锈钢轧制差厚板的性能要求,扩大了产品的加工范围。
实施例4:
A1-A2-A3-A4-B2工艺
是在实施例1的基础上进行的改进,即对利用不锈钢差厚板制成的最终零件进行后热处理,以获得性能稳定,塑性良好的零件级产品。后热处理可以采用将零件整体装入加热炉的整体热处理方式,也可采用在线感应加热、激光加热等连续或局部热处理方式。与实施例2类似,通过对工艺参数的调整也可以获得在不同的厚度区域具备差异化性能的零件。此工艺路径的目的在于获得性能灵活多样的不锈钢轧制差厚板零件产品,并扩大产品使用范围,但能耗和成本稍高。
实施例5:
A1-A2-B1-A3-A4-B2工艺
是在实施例4基础上的改进,增加了前热处理工序以解决不锈钢轧制差厚板因加工硬化导致的产品无法被进一步深加工的问题。同时保留了后热处理工序使零件产品性能得以保证。此工艺路径灵活性强,性能调整手段多样,但由于其包含两道热处理工序,因此成本较高,除非必要情况,否则应采用实施例4方案。
Claims (10)
1.一种不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:首先对A1等厚度的不锈钢原料进行A2变厚度轧制,以获得不锈钢轧制差厚板坯料;然后根据适用于厚度变化较小及零件加工变形量不大的产品或厚度变化较大及零件加工变形复杂的产品选择后续的加工工艺,根据加工方向的不同,加工方式又分为沿轧制方向的纵轧纵用和将坯料旋转后沿垂直轧制方向的纵轧横用两类;
工艺一:用于厚度变化较小及零件加工变形量不大的产品加工时,制造方法采用:A1-A2-A3-A4工艺;其中A1:等厚度不锈钢;A2:变厚度轧制;A3:剪切或冲裁或落料;A4:零件制造;
工艺二:用于厚度变化较大及零件加工变形复杂的产品加工时,制造方法采用:A1-A2-B1-A4;其中B1:前热处理。
2.根据权利要求1所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述差厚板材质为不锈钢,其沿轧制方向包含至少一个过渡区,还包含0个或多个等厚区,所述等厚区包括同一相同厚度的厚区或薄区,统称为等厚区;差厚板包含多个等厚区时,厚区和薄区之间由过渡区分隔;差厚板包含0个等厚区时,过渡区为一个或多个;所述过渡区的厚度为连续变化。
3.根据权利要求1所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述过渡区为厚度呈线性变化的直线型过渡区或厚度呈非线性变化的曲线型过渡区。
4.根据权利要求1所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述不锈钢轧制差厚板用来加工冲压件、折弯件、辊压件、焊接件、胀形件零件产品,形式为管、梁、板或异形料片。
5.根据权利要求1所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述A4工艺包括冲压、辊压、拉深、折弯、胀形或焊接。
6.根据权利要求1所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述B1工艺为罩式或连续退火。
7.根据权利要求1所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述工艺一在A4工艺之后增加B2工艺,形成A1-A2-A3-A4-B2工艺,以获得性能稳定、塑性良好的零件级产品;所述B2:后热处理。
8.根据权利要求1所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述工艺二在A3工艺之前增加B1工艺,形成A1-A2-B1-A3-A4工艺。
9.根据权利要求7所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:在A2工艺之后增加B1工艺,形成A1-A2-B1-A3-A4-B2工艺,解决不锈钢轧制差厚板因加工硬化导致的产品无法被进一步深加工的问题。
10.根据权利要求7所述的不锈钢轧制差厚板相关产品的制造方法,其特征在于:所述B2工艺为退火、回火或淬火,采用将零件整体装入加热炉的整体热处理方式,或采用在线感应加热或激光加热、连续或局部热处理方式。
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