CN115896639B - 一种油箱支架及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及汽车制造领域，具体公开了一种超高强度油箱支架及其生产工艺。一种油箱支架生产工艺包括以下步骤，将钢板一次冲压，然后炉内加热；进行二次冲压，保压、淬火，其中淬火的具体操作为：保压后使用水性骤冷介质A淬火待温度降低至50‑95℃，然后浸泡在水性骤冷介质B中，进行冷淬，得到油箱支架；水性骤冷介质A包括聚烷撑乙二醇，叔丁醇异丙醇，水，氨基硅油，醋酸；水性骤冷介B为乙腈‑氯乙烷混合水溶液。本申请的生产工艺抛弃了传统加厚钢材的技术方案，获得了拉伸性能和强韧度性能优异的轻量化油箱支架。

Description

一种油箱支架及其生产工艺

技术领域

本申请涉及汽车制造技术领域，更具体地说，它涉及一种油箱支架及其生产工艺。

背景技术

油箱支架是一类常见的汽车部件，使用高强度的钢材生产油箱支架可以满足油箱支架对强度的要求，但高强度钢板材料在淬火后容易出现回弹或者开裂的情况，且油箱支架的外观大致呈一个V字形，钢板材料整体的折弯角度较大，支架材质涉及到需要一定的拉伸性、拉延性，高强度钢材在这方面的性能存在不足，

因此相关技术中大多选择使用可弯折性较好的低强度钢板材料，再通过增加厚度的方案达到油箱支架所需最终承重性能。相关技术的方案导致了支架的整体重量较大，现在汽车制造业发展迅速，技术的进步使汽车走向轻量化，与此同时也需要兼顾轻量化与高强度的油箱支架钢材。

发明内容

为了制备兼顾轻量化与高强度的油箱支架钢材，本申请提供一种油箱支架及其生产工艺。

第一方面，本申请提供一种油箱支架生产工艺，采用如下的技术方案：

一种油箱支架的生产工艺，包括以下步骤：

一次冲压：将钢板一次冲压，然后炉内加热；

二次冲压：进行二次冲压，保压、淬火，其中淬火的具体操作为：保压后使用水性骤冷介质A淬火待温度降低至50-95℃，然后浸泡在水性骤冷介质B中，进行冷淬，得到油箱支架；其中，以重量份数计，骤冷介质A包括聚烷撑乙二醇80-100份，叔丁醇10-20份，异丙醇10-20份，水60-100份；

骤冷介质B为乙腈-氯乙烷的混合水溶液。

通过采用上述技术方案，分两次进行冲压的间接成型工艺将冲压任务先后分为两次，减小了第二次对淬火前钢材冲压的难度；将板材冲压至厚度为2-4mm时使用水性骤冷介质A、B淬火,由于二次冲压后的钢板厚度变薄，此时进行淬火骤冷效果更佳，促进了奥氏体较完全的转化为马氏体使支架钢板保持强韧性。

水性骤冷介质A中聚烷撑乙二醇具有保护淬火中的钢板表面不出现裂痕润湿界面的作用，由于普通技术方案中PAG容易因为没有足够的逆溶解时间便随着工件被带出，造成损失，本申请中形成了水醇共沸物降低介质A的整体沸点，克服了聚烷撑乙二醇在75℃以上高温容易脱出水相，以至于容易被钢板带出损失需要经常补加的缺点，同时氨基硅油中氨基和醋酸形成季铵结构具有极性，使氨基硅油以微粒形态分散在水醇溶液中，并与水醇溶液相协同，把降温速度控制在用水淬火和用油淬火之间，避免了用水淬火易导致的钢材表面开裂造成金属表面完整性损失的问题，也不会出现用油淬火时，降温速度过慢，奥氏体转变为马氏体的程度不完全，影响钢板强度的现象。水性骤冷介质B中，通过乙腈和水相溶吸热的现象，因此即使此时钢材和室温的差距减小，也能快速降低钢材温度，保证奥氏体转化完全，并且，氯乙烷附着于钢材表面，可以进一步提升钢材的抗腐蚀性，提升钢材耐候性。

优选的，水性骤冷介质A淬火的保温时间为3-6min，水性骤冷介质B的保温时间为3-10分钟。

优选的，一次冲压中的钢板包括以下质量百分比的化学成分：碳0.15-0.35％，锰1.0-1.8％，银0.1-0.3％，镍0.05-0.07％，硅≤0.5％，硼≤0.05％，磷≤0.05％余量为铁和其它不可避免的杂质。

通过采用上述技术方案，通过采用金属银可以形成很好的导热网络提升钢材的导热速度，保证骤冷效果，另一方面，金属银加入后可以防止晶间腐蚀作用对钢材的不利影响；加入金属锰，可以大幅提升钢板的强度；加入金属镍可以降低临界转变温度和降低钢中各元素的扩散速度,提高钢的淬透性，在提高钢强度的同时,提升钢材对酸碱耐腐蚀能力,高温下防锈和耐热能力良好；并且可以与铁以互溶的形式存在于钢材中，具备细化晶粒,进而改善钢的韧性的作用；

优选的，炉内加热过程的温度为900-950℃。

优选的，保压时间为5-7min。

采用上述技术方案，通过控制钢材中有害元素磷的含量，可以更好地维持钢材力学性能，保持其他元素的有益效果不被破坏。

第二方面，本申请提供一种油箱支架，由上述生产工艺制得的油箱支架。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请中优选采用银，由于金属银具有优异的导热速度，分布于钢材中形成银导热网络，增强了钢材导热性，配合所用的水性骤冷介质淬火时迅速降温，使奥氏体更多的转化为马氏体，大幅增加钢材强韧度。

2、本申请的方法，通过使用水性骤冷介质A、B，使支架钢材保持强韧性促进奥氏体较完全的转化为马氏体，并且介质B中氯化烷可以增加钢材的抗腐蚀性，保证油箱支架的耐候性。

3、由于本申请采用复合金属配方，通过添加金属银和镍，获得了增强油箱支架低碳软钢材料强度和强韧度的效果，抛弃传统加厚钢材的技术方案，获得了轻量化的油箱支架。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。

实施例

实施例1

一种油箱支架生产工艺,包括以下步骤：

一次冲压：将常温强度为400MPa的钢板一次热冲压，冲出所需外轮廓坯料，然后炉内加热，在加热炉内将坯料加热到900度，保温1h；

二次冲压：将一次冲压后的坯料进行二次冲压成型，直至材料厚度在2mm，成型后保压，保压时间为5min，然后进行淬火，其中，以kg数计，水性骤冷介质A包括包括聚烷撑乙二醇80kg，叔丁醇10kg，异丙醇10kg，水60kg；水性骤冷介质B为现配现用的、乙腈：氯乙烷：水体积比为1:1：1的乙腈-氯乙烷混合水溶液；

其中，一次冲压中的钢板包括以下质量百分比的化学成分：碳0.15％，锰1.0％，银0.1％，镍0.05％，余量为铁和不可避免的杂质，控制不可避免杂质中硅≤0.5％，硼≤0.005％，磷≤0.05％；

淬火的具体操作为：将钢板浸泡在水性骤冷介质A保温时间为3min，水性骤冷介质A待温度降低至50℃，将材料转入现配现用的乙腈-氯乙烷混合水溶液中浸泡，保温时间为3分钟。

实施例2

一种油箱支架生产工艺,包括以下步骤：

一次冲压：将常温强度为425MPa的钢板一次热冲压，冲出所需外轮廓坯料，然后炉内加热，在加热炉内将坯料加热到925度，保温1h；

二次冲压：将一次冲压后的坯料进行二次冲压成型，直至材料厚度在3mm，成型后保压，保压时间为6min，然后进行淬火；

其中水性骤冷介质A包括聚烷撑乙二醇90kg，叔丁醇15kg，异丙醇15kg，水80kg；水性骤冷介质B为现配现用的、乙腈：氯乙烷：水体积比为1:1.5：1.5的乙腈-氯乙烷混合水溶液；

其中，一次冲压中的钢板包括以下质量百分比的化学成分：碳0.25％，锰1.4％，银0.2％，镍0.06％，余量为铁和其它不可避免的杂质，控制不可避免杂质中硅≤0.5％，硼≤0.005％，磷≤0.05％。

淬火的具体操作为：将钢板浸泡在水性骤冷介质A保温时间为4.5min；待温度降低至75℃，将材料浸泡在现配现用的乙腈-氯乙烷混合水溶液中，保温时间为6.5分钟。

实施例3

一种油箱支架生产工艺,包括以下步骤：

一次冲压：将常温强度为450MPa的钢板一次热冲压，冲出所需外轮廓坯料，然后炉内加热，在加热炉内将坯料加热到950度，保温1h；

二次冲压：将一次冲压后的坯料进行二次冲压成型，直至材料厚度在4mm，成型后保压，保压时间为7min，然后进行淬火；

其中水性骤冷介质A聚烷撑乙二醇100kg，叔丁醇20kg，异丙醇20kg，水100kg；水性骤冷介质B为现配现用的乙腈：氯乙烷：水体积比为1:2：2的乙腈-氯乙烷混合水溶液；

其中，一次冲压中的钢板包括以下质量百分比的化学成分：碳0.35％，锰1.8％，银0.3％，镍0.07％，余量为铁和其它不可避免的杂质。余量为铁和不可避免的杂质，控制不可避免杂质中硅≤0.5％，硼≤0.005％，磷≤0.05％。

淬火的具体操作为：

将钢板浸泡在水性骤冷介质A保温时间为6min，待温度降低至95℃，将材料浸泡在现配现用的、乙腈-氯乙烷混合水溶液中，保温时间为10分钟。

实施例4

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1的方法进行，其不同之处在于，钢材中以百分比计磷元素含量为0.06％。

实施例5

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1的方法进行，其不同之处在于，钢板中未添加金属镍和金属银。

实施例6

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，水性骤冷介质中还包括40kg氨基硅油和60kg醋酸。

实施例7

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，水性骤冷介质中还包括60kg氨基硅油和70kg醋酸。

实施例8

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，水性骤冷介质中还包括80kg氨基硅油和80kg醋酸。

对比例

对比例1

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1的方法进行，其不同之处在于，将水性骤冷介质A等量替换为纯水。

对比例2

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1的方法进行，其不同之处在于，将水性骤冷介质B等量替换为纯水。

对比例3

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1的方法进行，其不同之处在于，将水性骤冷介质A等量替换为矿物油。

对比例4

一种油箱支架生产工艺，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，保压后只使用水性骤冷介质A冷淬，保温时间为6min。

性能检测试验

1.力学性能检测结果

2.抗腐蚀性检测结果

支架体表面情况

	24h	7天	15天
				实施例1	无锈迹	无锈迹	无锈迹
实施例2	无锈迹	无锈迹	无锈迹
				实施例3	无锈迹	无锈迹	无锈迹
实施例4	无锈迹	无锈迹	略见锈迹
				实施例5	无锈迹	略见锈迹	略见锈迹
实施例6	光滑无锈迹	光滑无锈迹	光滑无锈迹
				实施例7	光滑无锈迹	光滑无锈迹	光滑无锈迹
实施例8	光滑无锈迹	光滑无锈迹	光滑无锈迹
				对比例1	无锈有细小裂痕	无锈有细小裂痕	裂痕处略见锈迹
对比例2	无锈迹	略见锈迹	有锈迹
				对比例3	无锈迹	无锈迹	无锈迹
对比例4	无锈迹	无锈迹	略见锈迹

结合实施例3和实施例5的检测结果可以看出，当不使用银和镍时，钢材浸泡在盐溶液时发生了晶间腐蚀，在盐溶液浸泡15天时出现了锈迹，抗拉强度和屈服强度也有退步。

结合实施例1和实施例6、7、8的检测结果可以看出，当在水性骤冷介质A中加入氨基硅油和醋酸进行淬火后，钢板的表面更有金属光泽，并且乳化的硅油可以抑制骤冷介质产生泡沫，这样水性骤冷介质的状态更稳定，淬火时对钢板的降温效果更稳定。

结合实施例1和实施例4的检测结果可以看出，当钢板材料中不把磷元素控制在0.05％以内时，会破坏其它金属的有益性，导致钢板的强度和延伸度都受到负面影响，因此需要严格控制钢板中磷元素的百分比含量。

结合实施例1和对比例1、2的检测结果可以看出，若使用水作为初次淬火液，容易造成支架钢板表面出现裂痕，产生裂痕处容易被腐蚀生锈，并且生产的钢板的屈服强度和延伸率表现退步；若使用水作为二次淬火液，表面未见明显的裂痕，在经过15天的盐溶液浸泡后表面出现锈迹，其耐候性不如采用乙腈-氯乙烷水溶液。

结合实施例1和对比例3的检测结果可以看出，若是使用矿物油进行淬火，钢板的温度下降速度较慢，奥氏体转化为马氏体的程度不彻底，导致强度和屈服强度数据降低，用油淬火的钢板延伸度相对较好，但是力学性能方面是不符合油箱支架的性能要求的。

结合实施例1和对比例4的检测结果可以看出，只使用水性骤冷介质A冷淬时，由于淬火后期钢材温度逐渐接近室温，降温的速度有所降低，导致有部分奥氏体残余影响了钢板抗拉强度；抗腐蚀检测结果上显示，钢板的耐久性表现也一般。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种油箱支架生产工艺，包括以下步骤：

一次冲压：将钢板一次冲压，然后炉内加热；

二次冲压：进行二次冲压，保压、淬火，其中淬火的具体操作为：保压后使用水性骤冷介质A淬火待温度降低至50-95℃，然后浸泡在水性骤冷介质B中，进行冷淬，得到油箱支架;

其中，以重量份数计，骤冷介质A包括聚烷撑乙二醇80-100份，叔丁醇 10-20份，异丙醇10-20份，水60-100份；

骤冷介质B为乙腈-氯乙烷的混合水溶液；

一次冲压中的钢板包括以下质量百分比的化学成分：碳 0.15-0.35%，锰1.0-1.8%，银0.1-0.3%，镍0.05-0.07%，硅≤0.5%，硼≤0.005%，磷≤0.05％余量为铁和其它不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种油箱支架生产工艺，其特征在于：所述水性骤冷介质A还包括40-80重量份氨基硅油，60-80重量份醋酸。

3.根据权利要求1所述的一种油箱支架生产工艺，其特征在于：所述水性骤冷介B为体积比为1:（1-2）：（1-2）的乙腈、氯乙烷和水混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种油箱支架生产工艺，其特征在于：所述水性骤冷介质A淬火的保温时间为 3-6min，水性骤冷介质B的保温时间为3-10分钟。

5.根据权利要求1所述的一种油箱支架生产工艺，其特征在于：一次冲压步骤中，所述炉内加热过程的温度为900-950℃。

6.根据权利要求1所述的一种油箱支架生产工艺，其特征在于：二次冲压步骤中，所述保压时间为5-7min。

7.如权利要求1-6任意一项所述的生产工艺制得的油箱支架。