DE112019003814T5 - Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile - Google Patents

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile Download PDF

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Hanjie Chen
Dongcheng Li
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Suzhou Pressler Advanced Forming Tech
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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Schneiden Sie das blanke Stahlblech in die gewünschte Form des Rohlings. Legen Sie den Rohling in den sauerstofffreien Heizofen, um ihn über AC3 zu erhitzen und den Rohling austenitisieren zu können. Legen Sie den austenitisierten Rohling zum Umformen schnell in die Form, um Teile zu bilden. Führen Sie eine Oberflächenbehandlung der Teile durch, um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche der Teile zu bilden. Die nach dem Verfahren hergestellten Heißprägeteile weisen eine gute Oberflächenqualität und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf.

Description

  • Querverweise oder Zitate
  • Diese Anmeldung bezieht sich auf das Prioritätsrecht der chinesischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 2018114859038 und dem Namen „eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile“, eingereicht am 6. Dezember 2018, und der Anmeldenummer 2019101385610 und dem Namen „eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile“, eingereicht am 25. Februar 2019. Der Verweis auf die obige Anmeldung ist hierin enthalten.
  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Heißprägeformung, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile.
  • Hintergrundtechnik
  • Gegenwärtig werden im Serviceprozess von Kraftfahrzeugen Heißprägeteile beschichtet, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Sobald die Beschichtungsschicht beschädigt ist, kann es jedoch leicht zu Korrosion unter dem Beschichtungsfilm von Heißprägeteilen kommen, was weiter zu einem Ablösen der Beschichtung führt. Andererseits sind aufgrund der unzureichenden oder ungleichmäßigen Beschichtungsdicke auch der Schnittpunkt der Heißprägeteile und der Befestigungspunkt anderer Teile anfällig für Korrosion.
  • Um die obigen Probleme zu lösen, wird häufig ein verzinktes 22MnB5-Stahlblech oder ein mit Aluminium-Silizium beschichtetes 22MnB5-Stahlblech mit guter Korrosionsbeständigkeit anstelle eines unbeschichteten Stahlblechs (auch als blankes Stahlblech bekannt) zum Warmumformen verwendet. Da die Oberfläche von verzinktem Stahlblech eine Zn-A1-Beschichtung oder eine Zn-Fe-A1-Beschichtung enthält, werden diese beiden Beschichtungsarten auch als Beschichtung auf Zinkbasis bezeichnet. Eine Beschichtung auf Zinkbasis kann einen aktiven oder kathodischen Korrosionsschutz für Stahlteile bieten, um sicherzustellen, dass Stahlteile 72 Stunden oder sogar 96 Stunden in korrosiver Umgebung keinen Weißrost (Weißrost bezieht sich auf Beschichtungsrost) aufweisen, während dies länger dauert, bis roter Rost (roter Rost bezieht sich auf Stahlrost) auftritt. Die Aluminium-Silizium-Beschichtung kann auch eine Korrosionsschutzbarriere für Stahlteile bilden. Heißprägeteile aus verzinktem Stahlblech oder mit Aluminium-Silizium beschichtetem Stahlblech weisen daher nach der Beschichtungsbehandlung eine doppelte Korrosionsbeständigkeit auf.
  • Beim Heißprägen müssen Stahlblechrohlinge jedoch auf hohe Temperatur erhitzt und dann um Umformen in die Form gegeben werden. Beim Erhitzen auf hohe Temperatur treten bei verzinktem Stahlblech oder mit Aluminium-Silizium beschichtetem Stahlblech einige Probleme auf. Insbesondere bei verzinktem Stahlblech ist Zink aufgrund seiner niedrigen Schmelztemperatur leicht zu verflüssigen, und flüssiges Zink wird aufgrund von Metallversprödung gerissen. Zweitens verdampft und oxidiert das Zink in der Beschichtung beim Erhitzen, was zu einer Verringerung des Zinkgehalts führt. Darüber hinaus beeinflusst die schlechte Adhäsionseigenschaft von Oxid den Beschichtungseffekt nachfolgender Heißprägeteile. Um das Versprödungsproblem von flüssigem Hochtemperaturmetall zu lösen, offenbart das Patent CN107127238 A ein Heißprägeformverfahren für verzinkte Stahlbleche oder -bänder. Es umfasst die folgenden Schritte: (1) Produzieren Sie ein Stahlblech oder ein Stahlband zum Heißprägen und beschichten Sie das Stahlblech oder das Stahlband zum Heißprägen mit Zink oder einer Zinkeisenlegierung. (2) Erhitzen: Legen Sie das Stahlblech oder das Stahlband in einen kontinuierlichen Glüh- und Heizofen, erhitzen Sie das Stahlblech oder das Stahlband mit einer Aufheizrate von mehr als 5 °C / s auf eine Temperatur über AC3 und stellen Sie die Wärmeschutzzeit ein, damit das Stahlblech oder das Stahlband gleichmäßig austenitisiert werden. (3) Vorkühlung: Nachdem das Stahlblech oder das Stahlband aus dem Heizofen herausgekommen ist, muss sofort eine Vorkühlung durchgeführt werden, um auf 650 °C ~ 700 °C abzukühlen. (4) Abschneiden: Schneiden Sie das Stahlblech oder das Stahlband entsprechend der Form und Größe der Heißprägeteile bei 650 °C ~ 700 °C ab. (5) Heißprägeformverfahren und Formabschreckprozess: Bewegen Sie das geschnittene Stahlblech oder das Stahlband zum Umformen und Abschrecken schnell auf die Heißprägeform. Der Umformtemperaturbereich liegt zwischen 400 und 650° C. Nach dem Heißprägeformverfahren wird der Rohling in der Form abgekühlt oder aus der Form genommen und auf Raumtemperatur abgekühlt, um die martensitische Transformation zu vervollständigen. Da die Verformungsbeständigkeit von verzinktem Stahlblech größer ist, wenn es zwischen 400° C und 650° C warmgeformt wird, ist seine Umformleistung nicht so gut wie beim Umformen bei hoher Temperatur. Daher sind die mechanischen Eigenschaften von warmgeformtem verzinktem Stahlblech schlecht und es ist anfällig für Risse während des Stanzvorgangs. Aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts von Metallzink kann das Erhitzen des verzinkten Blechs mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5 °C/ s leicht zu einer Verflüssigung und Verflüchtigung der Zinkschicht führen, was den Beschichtungseffekt nachfolgender Heißprägeteile beeinflusst.
  • Um das Problem zu lösen, dass sich die Zinkschicht während des Erhitzens leicht verflüchtigen kann, offenbart das Patent JP TX Nr. 6191420 das Herstellungsverfahren von heißgepresstem Stahl und heißgepresstem Stahl. Der spezifische Prozess besteht darin, durch Heißplattieren oder Galvanisieren eine dichte Schicht mit hohem Schmelzpunkt auf der verzinkten Schicht zu bilden. Diese dichte Schicht kann Oxidation verhindern und die Korrosionsbeständigkeit verbessern. Die Beschichtung weist jedoch geringe Phosphatierungseigenschaften auf, d.h. sie kann nicht mit Zinkphosphat und Manganphosphat reagieren, was es schwierig macht, die elektrophoretische Behandlung des Gesamtfahrzeugs für die Karosserie in Weiß durchzuführen. Und obwohl die dichte Schicht mit hohem Schmelzpunkt auf der Oberfläche die Verflüchtigung der Zinkschicht verhindern kann, kann sie das Problem nicht lösen, dass flüssiges Zink bei hoher Temperatur leicht zu verflüssigen ist. Daher besteht beim Heißprägen immer noch das Phänomen der Versprödung durch flüssiges Metall.
  • Das Patent Nr. CN 106282878A offenbart ein Herstellungsverfahren für verzinkte warmformende hochfeste mittlere Manganstahlteile. Das Herstellungsverfahren führt ein Feuerverzinkungs- und Warmumformverfahren in die Produktionslinie ein. Das spezifische Verfahren ist wie folgt: Zuerst wird der mittlere Manganstahl zum Austenitisieren im Vakuumheizofen auf 750° C - 850° C erhitzt und dann in der mit Schutzgas gefüllten Kühlkammer auf 500 ° C abgekühlt, dann wird der erhitzte Rohling zum Heißverzinken in ein Zinkbad mit konstanter Temperatur von 480 bis 500 ° C gegeben, und schließlich wird der Rohling getrocknet und zur Warmumformung in die Form geschickt. Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, mittleren Manganstahl feuerverzinkt und dann warmgeformt herzustellen. Ziel ist es, den Erwärmungsprozess von Heißverzinkung und Warmumformung in einem Heizprozess zu kombinieren, um Energie zu sparen und das Schmelzen der Zinkschicht zu vermeiden. Bei diesem Verfahren weist die Heißtauchbeschichtung von speziell geformten Rohlingen jedoch einige Nachteile auf, wie z. B. Nachteile eines schwierigen Betriebs und einer geringen Qualitätsstabilität. Bei diesem Verfahren kann der warmgeformte 22MnB5-Rohling aus Stahl keinen hohen Anteil an Martensitstruktur erhalten, wenn er bei einer Temperatur unter 500 ° C gestanzt und geformt wird, und die Formbarkeit des Blechs ist weitaus geringer als die des bei einer Temperatur über 650 ° C geformten Blechs. Dies liegt daran, dass hochfestes 22MnB5-Stahlmaterial, dessen Martensit sich umzuwandeln beginnt, Ms-Punkt normalerweise über 420 ° C liegt und nicht für Heißprägeumformen bei mittlerer Temperatur im Temperaturbereich von 480 ° C bis 500 ° C geeignet ist.
  • Bei einem mit Aluminium-Silizium beschichteten Stahlblech diffundiert die Aluminium-Silizium-Schicht in einem mit Aluminium-Silizium beschichteten Stahlblech während des Erhitzens auf AC 3 (die Endtemperatur, bei der sich Ferrit beim Erhitzen in Austenit umwandelt) mit dem Stahlsubstrat, um eine Al Fe Si-Legierung zu bilden. Das Korrosionspotential der Al Fe Si-Legierung ist im Wesentlichen das gleiche wie das des Stahlsubstrats, so dass die Korrosionsbeständigkeit des mit Aluminium-Silizium beschichteten Stahlblechs stark verringert ist.
  • Unabhängig davon, ob es sich um verzinktes Stahlblech oder mit Aluminium-Silizium beschichtetes Stahlblech handelt, weist die Beschichtung nach dem Heißprägen unterschiedliche Rissgrade auf, und wenn der Riss schwerwiegend ist, geht sie direkt auf das Stahlsubstrat über. Wenn das beschichtete Stahlblech heißgeprägt wird, werden sowohl der Rohling als auch die Beschichtung bei hoher Temperatur erweicht. Wenn der Rohling durch das Formwerkzeug geformt wird, ist es unvermeidlich, an der Oberfläche des Formwerkzeugs zu reiben, und die erweichte Beschichtung wird leicht durch Reibung entfernt. Daher verlor das beschichtete Stahlblech auch nach dem Heißpressen ihre ursprüngliche Korrosionsbeständigkeit. Beim Laserstumpfschweißen von beschichteten Blechen ist es im Allgemeinen erforderlich, die Beschichtung um die Schweißnaht herum zu entfernen, um das Schweißen zu erleichtern. Nach dem Schweißen gibt es jedoch keinen Beschichtungsschutz für die Schweißnaht, sodass die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht sehr schlecht ist.
  • Darüber hinaus ist der vorhandene Heißprägeheizofen üblicherweise ein aerober Heizofen (auch Atmosphärenofen genannt) mit Stickstoff als Schutzatmosphäre. Sein Sauerstoffgehalt muss im Allgemeinen unter 0,5% geregelt werden. Beim Warmumformen beträgt die Aufheizzeit des Rohlings in der Regel 3-4 Minuten. Nach dem Erhitzen muss der Ofen zum Herausnehmen und Zuführen geöffnet werden. Beim Öffnen der Ofentür fließt Sauerstoff in der Atmosphäre in den Atmosphärenofen, was zu einem starken Anstieg des Sauerstoffgehalts führt. Daher muss eine große Menge Stickstoff injiziert werden, um Sauerstoff abzulassen. Während des eigentlichen Produktionsprozesses kann der Sauerstoffgehalt im Atmosphärenofen nur auf etwa 2% geregelt werden, so dass es für den allgemeinen Atmosphärenofen schwierig ist, eine echte Antioxidation zu erreichen.
  • Zusammenfassend haben der vorhandene Heißprägeprozess und die Heißprägeteile die folgenden Probleme:
    1. 1. Eine große Menge an Oxidablagerungen, die von dem blanken Stahlblech während des Erhitzens erzeugt werden, beschädigt die Oberfläche der Form während des Formens und beschädigt dann die Oberflächenqualität der Teile und beeinträchtigt die Lebensdauer der Form.
    2. 2. Das Kugelstrahlen nach dem Heißpressen des blanken Stahlblechs kann leicht zu einer Verformung der Teile führen.
    3. 3. Wenn das beschichtete Blech im Heizofen erhitzt wird, ist es leicht, die Stützvorrichtung, wie z. B. die Ofenwalze, zu verschmutzen und die Stützvorrichtung zu beschädigen, wie z. B. Knötchen auf der Oberfläche der Ofenwalze und Bruch der Keramikwalze.
    4. 4. Die Beschichtung schmilzt und erweicht, wenn das beschichtete Blech erhitzt wird. Während des Formens reibt die Beschichtung an der Form. Auf der Oberfläche der Form bildet sich eine große Anzahl von Adhäsionen, die die Oberfläche der Teile leicht zerkratzen können.
    5. 5. Wenn das beschichtete Blech erhitzt und dann zu Teilen geformt wird, wird die Beschichtung ernsthaft beschädigt, was dazu führt, dass die Korrosionsbeständigkeit weitaus geringer ist als die des ursprünglichen Blechs.
    6. 6. Um eine Verflüssigung der Al-Si-Beschichtung zu vermeiden, muss die Al-Si-Beschichtungsplatte langsam auf 500 bis 700 ° C erhitzt werden, was die Erwärmungszeit verlängert und die Produktionseffizienz beeinträchtigt.
    7. 7. Beim direkten Warmumformen von verzinktem Rohling, wird eine Niedertemperaturformung angewendet, um die Produktion von flüssigem Zink zu vermeiden, was zu einem engen Temperaturfenster der Niedertemperaturformung (Die Bildungstemperatur liegt zu nahe an der Anfangstemperatur der martensitischen Transformation, und der Schmelzpunkt von Zink ist fast der gleiche wie die Temperatur des Ms-Punktes von 22MnB5.) und der Instabilität der mechanischen Eigenschaften bei der tatsächlichen Produktion führt.
    8. 8. Beim Laserstumpfschweißen von beschichteten Blechen wird die Beschichtung um die Schweißnaht normalerweise entfernt, aber nach dem Schweißen hat die Schweißnaht keinen Beschichtungsschutz und die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht ist sehr schlecht.
  • Inhalt der Erfindung
  • Um die Mängel im Stand der Technik zu überwinden, stellt die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile bereit, die verwendet werden, um mindestens eines der obigen Probleme zu lösen. Die Ausführungsform der Anmeldung offenbart ein Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile, das die folgenden Schritte umfasst:
    • Schneiden Sie das blanke Stahlblech in die gewünschte Form des Rohlings.
    • Legen Sie den Rohling in den sauerstofffreien Heizofen, um ihn über AC3 zu erhitzen und den Rohling austenitisieren zu können.
    • Legen Sie den austenitisierten Rohling zum Umformen schnell in die Form, um Teile zu bilden. Führen Sie eine Oberflächenbehandlung der Teile durch, um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche der Teile zu bilden.
    • Insbesondere wird nach dem Schritt „Oberflächenbehandlung von Teilen zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von Teilen“ auch eine Dehydrierungsbehandlung an den Teilen durchgeführt.
    • Insbesondere umfasst die Dehydrierungsbehandlung das Erhitzen der Teile auf 140 bis 200 ° C und den Wärmeschutz der Teile für 10 bis 30 Minuten auf dieser Temperatur.
    • Insbesondere umfasst der sauerstofffreie Heizofen einen Inertgasschutzofen oder einen Vakuumheizofen.
    • Insbesondere liegt der Vakuumgrad des Vakuumheizofens zwischen 0,1 und 500 Pa.
    • Insbesondere liegt der Vakuumgrad des Vakuumheizofens zwischen 0,1 und 100 Pa.
    • Insbesondere beträgt die Zeit zum Erhitzen und Wärmeschutz des Rohlings durch den sauerstofffreien Heizofen insgesamt 60 bis 300 Sekunden.
    • Insbesondere wird der Rohling in einem sauerstofffreien Heizofen auf 880 bis 950° C erhitzt. Insbesondere beträgt die Zeit, bis der Rohling nach dem Erhitzen aus dem sauerstofffreien Heizofen in die Form gebracht wird, 5 bis 10 Sekunden.
    • Insbesondere beträgt die Umformtemperatur des Rohlings in der Form 650° C - 850 ° C. Insbesondere ist die Form mit einem Kühlwassersystem versehen, das es dem Rohling ermöglicht, während des Umformens mit einer Geschwindigkeit von nicht weniger als 30° C/s abzukühlen. Insbesondere umfasst die Korrosionsschutzbeschichtung eine Zinkbeschichtung, eine Zinkeisenlegierungsbeschichtung, eine Zink-Aluminium-Legierungsbeschichtung oder eine Zinknickellegierungsbeschichtung.
    • Insbesondere umfasst die Oberflächenbehandlung das Galvanisieren im Schritt der „Oberflächenbehandlung von Teilen zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von Teilen“ .
    • Insbesondere umfasst die Oberflächenbehandlung auch Ultraschallreinigung oder Säurebeizen für die Teile vor dem Galvanisieren.
    • Insbesondere liegt die Säurebeizzeit für Teile zwischen 5S und 15s.
    • Insbesondere werden im Schritt der „Oberflächenbehandlung von Teilen zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von Teilen“ zuerst die Teile 0,5 bis 2 Minuten lang mit einer Stromdichte von 5-10A/dm2 schlaggalvanisiert, und dann werden die Teile mit einer Stromdichte von 1-3A/dm2 für 1-15 Minuten galvanisiert.
    • Insbesondere wird im Schritt der „Oberflächenbehandlung von Teilen zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von Teilen“ eine Hilfsanode oder eine piktografische Anode beim Galvanisieren verwendet.
    • Insbesondere sind zwischen dem Schritt „Einbringen des austenitisierten Rohlings in die Form zur Bildung eines Teils“ und dem Schritt „Oberflächenbehandlung des Teils zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche des Teils‟ auch die folgenden Schritte enthalten: Laserkantenschneiden oder Laserlochschneiden für Teile.
    • Die Ausführungsform der Anmeldung offenbart auch eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile, die das in der Ausführungsform beschriebene Herstellungsverfahren anwendet. Sie umfasst einen Schneidemechanismus, einen Heizmechanismus, einen Umformmechanismus und einen Oberflächenbehandlungsmechanismus. Der Schneidemechanismus wird zum Abschneiden des blanken Stahlblechs in eine erforderliche Rohlingform verwendet.
    • Der Heizmechanismus wird zum Erhitzen des Rohlings nach dem Abschneiden verwendet.
    • Der Umformmechanismus wird um Umformen des erhitzten Rohlings verwendet, um ein Teil zu bilden.
    • Der Oberflächenbehandlungsmechanismus wird zur Oberflächenbehandlung von Teilen verwendet, um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von Teilen zu bilden.
  • Gegenüber dem Stand der Technik weist die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile auf:
    1. 1. Da der aus blankem Stahlblech geschnittene Rohling erhitzt und geformt wird, wird der Einfluss der Heizgeschwindigkeit auf das Legieren und Schmelzen des Überzugs des Rohlings (blankes Stahlblech hat keinen Überzug) nicht berücksichtigt. Daher kann der Rohling schnell mit einer Geschwindigkeit von 20 ° C/s-50 ° C/s erhitzt werden. Bei dem herkömmlichen Verfahren kann das Beschichtungsblech jedoch nur mit einer Geschwindigkeit von 7 bis 10 ° C/s erhitzt werden, um ein Legieren oder Schmelzen der Beschichtung des Aluminiumbeschichtungsblechs zu vermeiden. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren die Aufheizzeit des Rohlings um etwa 60 bis 120 s verkürzen und die Produktionseffizienz verbessern. Da sich auf der Oberfläche des Rohlings keine Schmelze befindet, wird außerdem die Oberfläche des Heizofens und der Form nicht beschädigt und die Oberfläche der Formteile wird nicht zerkratzt.
    2. 2. Wenn der Rohling in der sauerstofffreien Umgebung auf hohe Temperatur erhitzt wird, wird er während des Erhitzungsprozesses nicht oxidiert. Erst wenn der Rohling vom Heizofen in die Form überführt wird, tritt eine geringe Oxidation auf. Bei diesem Verfahren beträgt die Dicke der Oxidschicht auf der Oberfläche des Rohlings Nanometer, während die Dicke der Oxidschicht auf der Oberfläche des Rohlings unter der herkömmlichen aeroben Erhitzung 30 bis 100 Mikrometer beträgt. Im Vergleich zur herkömmlichen Erwärmungsoxidation kann der Oxidationsgrad des Rohlings in dieser Ausführungsform nahezu vernachlässigbar sein. Daher kann der Kugelstrahlprozess für die durch Rohling geformten Teile weggelassen werden, und die durch Kugelstrahlen verursachte Verformung von Teilen kann vermieden werden.
    3. 3. Zuerst wird das blanke Stahlblech erwärmt und die Teile werden geformt, und dann wird die Oberfläche der Teile behandelt, um die korrosionsbeständige Beschichtung zu erhalten. Und weil die Beschichtung der Teile nicht auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, wird die Kompaktheit der Beschichtungsstruktur nicht beeinträchtigt, die glatte Kompaktheit bleibt erhalten und ihre Struktur und Zusammensetzung werden nicht verändert, so dass ihre Korrosionsbeständigkeit nicht beeinträchtigt wird, und sehr gut ist.
    4. 4. Für die Teile, die durch das Verfahren in dieser Ausführungsform gebildet werden, werden ihre Kanten zuerst geschnitten oder Löcher gebohrt und dann werden sie galvanisiert. Die Schnittkanten und Löcher des Teils sind beschichtet, so dass die Korrosionsschutzleistung der Schnittkanten und -löcher von Teilen ausgezeichnet ist.
    5. 5. Das Galvanisierungsverfahren mit geringer Wasserstoffversprödung (Vor dem Galvanisieren werden die Teile für kurze Zeit in einer Säurelösung mit niedriger Konzentration säuregelbeizt. Beim Galvanisieren wird ein Säure-Galvanisierungsprozess angewendet, das eine hohe Kathodeneffizienz und eine geringere Wasserstoffentwicklung aufweist. Zusätzlich werden während des Galvanisierens Hochstrom- und Kurzzeitbeschichtungen verwendet, um eine dichte Schicht auf der Oberfläche des Teils zu bilden, und die Galvanisierungszeit wird verringert, um den in das Teilesubstrat eintretenden Wasserstoff zu verringern.) und die Dehydrierungsbehandlung werden verwendet, um das Risiko einer Wasserstoffversprödung von Teilen zu verringern.
  • Um die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung offensichtlicher und leichter verständlich zu machen, werden im Folgenden die bevorzugten Ausführungsformen in Kombination mit den Figuren detailliert aufgelistet und erläutert.
  • Figurenliste
  • Um die technische Lösung in der Ausführungsform der Erfindung oder des Standes der Technik klarer zu veranschaulichen, werden im Folgenden die Figuren kurz vorgestellt, die in der Beschreibung der Ausführungsform oder des Standes der Technik erforderlich sind. Es ist offensichtlich, dass sich die Figuren in der folgenden Beschreibung nur auf einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen. Für das gewöhnliche technische Personal auf dem Gebiet können andere Figuren ohne kreative Arbeit aus diesen Figuren erhalten werden.
    • 1 ist ein Flussdiagramm des Herstellungsverfahrens der korrosionsbeständigen Heißprägeteile in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt den Oxidationseffekt auf der Oberfläche des blanken Stahlblechs nach dem Erhitzen unter Vakuum von 10 Pa.
    • 3 zeigt den Oxidationseffekt auf der Oberfläche des blanken Stahlblechs nach dem Erhitzen unter Vakuum von 10 Pa.
    • 4 zeigt den Oxidationseffekt auf der Oberfläche des blanken Stahlblechs nach dem Erhitzen auf einen atmosphärischen Druck.
    • 5 ist das metallographische Diagramm der Zinkbeschichtung des Teils in Fall 1 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist das metallographische Diagramm der Beschichtung auf des Aluminiumsiliciumblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist das metallographische Diagramm der Beschichtung nach dem Erhitzen des Aluminiumsiliciumblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist das metallographische Diagramm der Beschichtung nach dem Heißprägeumformen des Aluminiumsiliciumblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist das metallographische Diagramm der Beschichtung des feuerverzinkten Blechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 10 ist das metallographische Diagramm der Beschichtung nach dem Erhitzen des feuerverzinkten Blechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 11 ist das metallographische Diagramm der Beschichtung nach dem Heißprägen des feuerverzinkten Blechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 12 ist das Korrosionsdiagramm des blanken Stahlblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Gewichtsverlust-Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 13 ist das Korrosionsdiagramm des Aluminiumsiliciumblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Gewichtsverlust-Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 14 ist das Korrosionsdiagramm des feuerverzinkten Blechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Gewichtsverlust-Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 15 ist das Korrosionsdiagramm der Teile von Fall 1 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Gewichtsverlust-Salzsprühtest.
    • 16 ist das Kratzkorrosionsdiagramm der elektrophoretischen Beschichtung des blanken Stahlblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Heißprägen nach einem 720-stündigen Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 17 ist das Kratzkorrosionsdiagramm der elektrophoretischen Beschichtung des Aluminiumsiliciumblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 18 ist das Kratzkorrosionsdiagramm der elektrophoretischen Beschichtung des feuerverzinkten Blechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 19 ist das Kratzkorrosionsdiagramm der elektrophoretischen Beschichtung des Teils in Fall 1 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Salzsprühtest.
    • 20 ist das Kratzkorrosionsdiagramm des Substrats des blanken Stahlblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach der Elektrophorese nach einem 720-stündigen Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 21 ist das Kratzkorrosionsdiagramm des Substrats des Aluminiumsiliciumblechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach der Elektrophorese nach einem 720-stündigen Salzsprühtest nach dem Heißprägen .
    • 22 ist das Kratzkorrosionsdiagramm des Substrats des feuerverzinkten Blechs des Vergleichsfalls 4 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach der Elektrophorese nach einem 720-stündigen Salzsprühtest nach dem Heißprägen.
    • 23 ist das Kratzkorrosionsdiagramm des Substrats der Teile in Fall 1 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem 720-stündigen Salzsprühtest.
  • Spezifische Ausführungsform
  • Das Folgende wird die technische Lösung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Kombination mit den Figuren in der Ausführungsform der Erfindung klar und vollständig beschreiben. Offensichtlich sind die beschriebenen Ausführungsformen nur ein Teil der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, nicht alle von ihnen. Basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehören alle anderen Ausführungsformen, die von gewöhnlichem technischen Personal auf dem Gebiet erhalten werden, ohne kreative Arbeit zu leisten, zum Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, stellt die Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile bereit, das die folgenden Schritte umfasst:
    • Erstens wird das blanke Stahlblech 22MnB5 in die erforderliche Rohlingform abgeschnitten. Die spezifischen Abschneidverfahren umfassen Kaltprägen und Laserschneiden. Unter blankem Stahlblech wird im Allgemeinen ein Stahlblech ohne Überzug auf ihrer Oberfläche verstanden.
    • Dann wird der Rohling in einen sauerstofffreien Heizofen gegeben und auf über AC3 (die Endtemperatur, bei der sich Ferrit beim Erhitzen in Austenit umwandelt) erhitzt, um den Rohling austenitisieren zu können. Die maximale Temperatur des Rohlings im sauerstofffreien Heizofen beträgt 860 ° C - 1000 ° C. Der Rohling wird in einem sauerstofffreien Ofen auf 880 - 950 ° C erhitzt. Insbesondere wird der geschnittene Rohling im sauerstofffreien Heizofen erhitzt, um den Austenitzustand zu erreichen. Führen Sie Wärmeschutz durch, um den Austenit im Rohling zu homogenisieren. Der sauerstofffreie Heizofen umfasst einen Inertgasschutzofen oder einen Vakuumheizofen. Unter diesen liegt der Vakuumgrad des Vakuumheizofens zwischen 0,1 Pa und 500 Pa. Vorzugsweise liegt der Vakuumgrad des Vakuumheizofens zwischen 0,1 Pa und 100 Pa.
  • Wenn die Ofentür des Vakuumheizofens geschlossen ist, starten Sie die Vakuumpumpe, um den Ofen 40 Sekunden bis 120 Sekunden lang zu vakuumsaugen, so dass der Vakuumgrad im Vakuumheizofen 0,1 Pa bis 100 Pa erreichen kann. Dann wird Stickstoff mit einer Reinheit von 99,999% verwendet, um den Vakuumheizofen aufzublasen, damit der Vakuumheizofen einen atmosphärischen Druck erreicht, und dann wird das Heizelement im Ofen elektrifiziert, damit das Heizelement den Rohling erwärmt. Um die Aufheizzeit beim Erhitzen des Rohlings zu verkürzen, kann die Oberflächentemperatur des Heizelements auf 1200 °C - 2000 °C erhöht werden. Wenn die Temperatur des Rohlings die Temperatur über dem Austenitisieren erreicht, nimmt die Oberflächentemperatur des Heizelements ab. Führen Sie Wärmeschutz durch, um den Austenit im Rohling zu homogenisieren. Je nach unterschiedlicher Dicke des Rohlings beträgt die Aufheiz- und Wärmeschutzzeit des Rohlings 60 bis 300 Sekunden. Die Verwendung eines sauerstofffreien Heizofens zum Erhitzen des Rohlings auf eine hohe Temperatur kann das Phänomen der Rohlingoxidation erheblich reduzieren. Daher ist die Oberflächenqualität der Formteile ausgezeichnet und der Kugelstrahlprozess kann weggelassen werden. Nach dem Erhitzen befindet sich fast kein Restoxid auf der Oberfläche der Teile, was die Beizzeit vor dem Galvanisieren erheblich verringert und das Risiko einer Wasserstoffversprödung beim Galvanisieren von Teilen erheblich verringert.
  • Dann werden der austenitisierte Rohling zum Bilden von Teilen schnell in die Form gegeben, indem das Endaufnahmegerät verwendet wird. Insbesondere beträgt die Zeit, bis der Rohling vom Heizofen in die Form überführt wird, 5 bis 10 Sekunden. Dies kann die Zeit verkürzen, in der der Hochtemperaturrohling der Luft ausgesetzt wird, wodurch die Oxidation des Hochtemperaturrohlings vermeiden und der starke Temperaturabfall des Hochtemperaturrohlings vermeiden wird. In dieser Ausführungsform ist das Umformverfahren Heißprägeumformen, und die Temperatur des Rohlings liegt zwischen 880 und 950 ° C, wenn er aus dem sauerstofffreien Heizofen entnommen wird. Die Temperatur, bei der sich der Rohling in der Form umzuformen beginnt, liegt zwischen 650 und 850 ° C, was der hervorragenden Umformleistung des Stahlblechs förderlich ist. Die Form ist mit einem Kühlwassersystem versehen, so dass die Teile beim Umformen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 30 °C / s gekühlt werden können und die Teile hervorragende mechanische Eigenschaften aufweisen können.
  • Dann wird die Oberfläche der Teile behandelt, um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche der Teile zu bilden. Insbesondere umfasst die Oberflächenbehandlung das Galvanisieren der Teile. Die Korrosionsschutzbeschichtung umfasst eine Galvanikschicht. Ferner umfasst die Korrosionsschutzbeschichtung eine Zinkbeschichtung, eine Zinkaluminiumlegierungsbeschichtung, eine Zinkeisenlegierungsbeschichtung oder eine Zinknickellegierungsbeschichtung. Unter diesen hat reines Zink eine Opferanodenschutzwirkung, aber die Korrosionsrate ist schneller. Wenn der Aluminiumgehalt im Bereich von 3% bis 10% liegt, weist die Zinkaluminiumlegierungsbeschichtung eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf, und mit zunehmendem Aluminiumgehalt zeigt die Gesamtkorrosionsbeständigkeit einen zunehmenden Trend. Wenn jedoch der Massenprozentsatz von Aluminium im Bereich von 15 bis 25% liegt, nimmt die Korrosionsbeständigkeit der Zinkaluminiumlegierungsbeschichtung ab. Daher liegt in der Zinkaluminiumlegierungsbeschichtung der Gewichtsprozentsatz von Aluminium vorzugsweise zwischen 3% und 10%. Im Vergleich zur reinen Zinkbeschichtung ist die Korrosionsbeständigkeit einer Zinkeisenlegierung, die eine geringe Menge Eisen enthält, um ein Vielfaches höher. Wenn der Massenprozentsatz von Eisen 10% - 18% beträgt, ist die Bindung zwischen der Zinkeisenlegierungsbeschichtung und dem Stahlblech am besten. Wenn für die Formteile der Eisengehalt der Zinkeisenlegierungsbeschichtung 0,3% bis 0,6% beträgt, kann die Korrosionsbeständigkeit der Teile auch um das Fünffache gegenüber der der reinen Zinkbeschichtung verbessert werden. Daher beträgt der Massenprozentsatz von Eisen in der Zinkeisenlegierungsbeschichtung vorzugsweise weniger als 1% oder 10 bis 20%. Darüber hinaus weisen die Teile mit Zinkeisenlegierungsbeschichtung aufgrund des Eisenelements eine bessere Schweißleistung im nachfolgenden Schweißprozess von Teilen auf. Nach der Passivierung ist die Korrosionsbeständigkeit der Legierungsbeschichtung mit weniger als 10% Nickelgehalt (Massenprozentsatz) 3-5 mal höher als die der Verzinkungsschicht. Die Korrosionsbeständigkeit einer Zinknickellegierungsbeschichtung mit 10% bis 15% Nickelgehalt (Massenprozentsatz) beträgt das 6- bis 10-fache der einer reinen Zinkbeschichtung. Die Zinknickellegierungsbeschichtung weist jedoch mäßige Poren auf und es ist leicht für die Wasserstoffentfernung, und die Wasserstoffsprödigkeit der Beschichtung selbst ist ebenfalls gering. Darüber hinaus überschreitet die neutrale Salzsprühbeständigkeitszeit nach dem Galvanisieren der Zinknickellegierung 720 Stunden, so dass der elektrophoretische Beschichtungsprozess weggelassen werden kann. Daher liegt der Gewichtsprozentsatz von Nickel in der Zinknickellegierungsbeschichtung vorzugsweise zwischen 5 und 15%.
  • Aufgrund der Wasserstoffversprödungsempfindlichkeit von ultrahochfestem Stahl kann Ultraschall oder schwache Säure verwendet werden, um die Teile vor dem Galvanisieren für 5-10 S zu reinigen, um das Risiko einer Wasserstoffversprödung beim Galvanisieren zu verringern. Zusätzlich wird das Galvanisierungsprozess mit geringer Wasserstoffversprödung beim Galvanisieren von Teilen verwendet. Entsprechend den Anforderungen der Beschichtungsdicke wird die Stromdichte von 5 bis 10 A/dm2 zum Schlaggalvanisieren der Teile für 0,5 bis 2 Minuten verwendet, um eine dichte dünne galvanisierte Überzugsschicht auf der Oberfläche der Teile zu bilden, um zu verhindern, dass Wasserstoffatome in das Stahlsubstrat gelangen. Anschließend werden die Teile 5 bis 15 Minuten lang mit einer Stromdichte von 1 bis 3A/dm2 galvanisiert, um die erforderliche Dicke der galvanisierten Zinkschicht auf der Oberfläche der Teile zu bilden. Nachdem die Teile galvanisiert wurden, werden die Teile auf 140 bis 200° C erhitzt. Bei dieser Temperatur wurde ein Wärmeschutz der Teile für 10 bis 30 Minuten durchgeführt, um die Teile zu dehydrieren, um die mechanischen Eigenschaften der Teile zu verbessern.
  • Ferner sind zwischen dem Schritt „Einbringen des austenitisierten Rohlings in die Form zur Bildung eines Teils“ und dem Schritt „Oberflächenbehandlung des Teils zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche des Teils‟ auch die folgenden Schritte enthalten: Laserkantenschneiden oder Laserlochschneiden für Teile. Verglichen mit dem Verfahren, zuerst zu galvanisieren und dann Kanten oder Loch zu schneiden, kann das Verfahren, zuerst Kanten oder Loch zu schneiden und dann zu galvanisieren, die Galvaniklösung sparen. Noch wichtiger ist, dass die Schnittkanten und -löcher von Teilen auch galvanisiert werden können, um eine galvanisierte Überzugsschicht zu erzeugen, so dass die Korrosionsbeständigkeit der Schnittkanten und -löcher von Teilen aufgrund des Schutzes der galvanisierten Überzugsschicht verbessert werden kann.
  • Die vorliegende Ausführungsform wird detailliert mit vier spezifischen Ausführungsfällen wie folgt beschrieben:
    • Fall 1
      1. 1. Zum Abschneiden wird ein blankes Stahlblech 22MnB5 mit einer Dicke von 1,4 mm verwendet, um den Rohling mit der erforderlichen Form zu erhalten.
      2. 2. Legen Sie den Rohling in den Vakuumheizofen. Wenn die Ofentür des Vakuumheizofens geschlossen ist, starten Sie die Vakuumpumpe, um den Ofen 80 Sekunden lang zu vakuumsaugen, bis der Vakuumgrad des Vakuumheizofens 100 Pa erreicht. Füllen Sie dann den Vakuumheizofen mit 99,999% Stickstoff, bis der Luftdruck im Ofen einen Atmosphärendruck beträgt. Schalten Sie dann das Heizelement im Ofen ein, um den Rohling zu erhitzen. Der Rohling wird auf 930 ° C erhitzt und wird bei dieser Temperatur warm gehalten. Die Heiz- und Wärmeschutzzeit des Rohlings dauert insgesamt 140 Sekunden. Öffnen Sie nach dem Wärmeschutz des Rohlings die Ofentür, um ihn zu entnehmen.
      3. 3. Der austenitisierte Rohling wird schnell in die Form mit Kühlwasser zur Warmumformung gebracht, um Teile zu bilden.
      4. 4. Schneiden Sie die Kante des Teils mit einem Laser ab.
      5. 5. Die Teile werden durch Säureverzinkung galvanisiert. Vor dem Galvanisieren werden die Teile 20 Sekunden lang mit Ultraschall gereinigt. 5-10% ige Salzsäure wird zum Beizen für 5-10S verwendet. Der Verzinkungsprozess ist ein Säure-Galvanikprozess. Für die Galvanisierung wird saures Kaliumchlorid mit hoher kathodischer Polarisationseffizienz verwendet. Die Zusammensetzung und der Gehalt der Galvaniklösung sind Kaliumchlorid 200 g/l, Zinkion 32 g / 1, Borsäure 27 g /l. Die Badtemperatur beträgt 26 ° C, der pH-Wert beträgt 4,5 ° C. Die Dicke der galvanisierten Schicht beträgt 5 µm, wenn der Hochstrom von 8A / dm2 30 s lang zum Schlaggalvanisieren und der Niedrigstrom von 2A / dm2 8 min lang zum normalen Galvanisieren verwendet wird.
      6. 6. Eine Dehydrierungsbehandlung wird an den galvanisierten Teilen durchgeführt. Insbesondere werden die Teile nach dem Galvanisieren auf 160 ° C erhitzt und die Teile werden 20 Minuten bei dieser Temperatur warm gehalten.
    • Fall 2
      1. 1. Zum Abschneiden wird ein blankes Stahlblech 22MnB5 mit einer Dicke von 1,4 mm verwendet, um den Rohling mit der erforderlichen Form zu erhalten.
      2. 2. Legen Sie den Rohling in den Vakuumheizofen. Nachdem die Ofentür des Vakuumheizofens geschlossen ist, starten Sie die Vakuumpumpe, um den Ofen 40 Sekunden lang vakuum abzusaugen, bis der Vakuumgrad des Vakuumheizofens 10 Pa erreicht. Füllen Sie dann den Vakuumheizofen mit 99,999% Stickstoff, bis der Luftdruck im Ofen einen Atmosphärendruck beträgt. Schalten Sie dann das Heizelement im Ofen ein, um den Rohling zu erhitzen. Der Rohling wird auf 930 ° C erhitzt und warm gehalten. Die Heiz- und Wärmeschutzzeit des Rohlings beträgt insgesamt 140 Sekunden. Wenn die Wärmeschutzzeit des Rohlings abgelaufen ist, öffnen Sie die Ofentür, um ihn zu entnehmen.
      3. 3. Das austenitisierte Rohling wird in eine Form mit Kühlwasser zur Warmumformung gebracht, um Teile zu bilden.
      4. 4. Schneiden Sie die Kante des Teils mit einem Laser ab.
      5. 5. Verwenden Sie ein alkalisches Verzinkungsverfahren, um die Teile zu galvanisieren. Reinigen Sie die Teile vor dem Galvanisieren 10 Sekunden lang mit 8% iger Salzsäure. Der Verzinkungsprozess ist ein alkalischer Galvanisierungsprozess. Die Zusammensetzung und der Gehalt der Galvaniklösung sind Natriumhydroxid 130 g /l, Zinkion 12 g /l. Der pH-Wert beträgt 9. Die Dicke der galvanisierten Schicht beträgt 8 µm , wenn der Hochstrom von 6A / dm2 60 s lang zum Schlaggalvanisieren und der Niedrigstrom von 2A / dm2 15 min lang zum normalen Galvanisieren verwendet wird.
      6. 6. Eine Dehydrierungsbehandlung wird an den galvanisierten Teilen durchgeführt. Insbesondere werden die galvanisierten Teile auf 190 ° C erhitzt und 15 Minuten bei dieser Temperatur warm gehalten.
    • Fall 3
      1. 1. Zum Abschneiden wird ein blankes Stahlblech 22MnB5 mit einer Dicke von 1,4 mm verwendet, um den Rohling mit der erforderlichen Form zu erhalten.
      2. 2. Legen Sie den Rohling in den Vakuumheizofen. Nachdem die Ofentür des Vakuumheizofens geschlossen ist, starten Sie die Vakuumpumpe, um den Ofen 90 Sekunden lang vakuum abzusaugen, bis der Vakuumgrad des Vakuumheizofens 50 Pa erreicht. Füllen Sie dann den Vakuumheizofen mit 99,999% Stickstoff, bis der Luftdruck im Ofen einen Atmosphärendruck beträgt. Schalten Sie dann das Heizelement im Ofen ein, um den Rohling zu erhitzen. Der Rohling wird auf 930 ° C erhitzt und auf dieser Temperatur warm gehalten. Die Heiz- und Wärmeschutzzeit des Rohlings dauert insgesamt 140 Sekunden. Wenn die Wärmeschutzzeit des Rohlings abgelaufen ist, öffnen Sie die Ofentür, um ihn zu entnehmen.
      3. 3. Der austenitisierte Rohling wird schnell in die Form mit Kühlwasser zur Warmumformung gebracht, um Teile zu bilden.
      4. 4. Schneiden Sie die Kante des Teils mit einem Laser ab.
      5. 5. Verwenden Sie ein alkalisches Zinkeisengalvanisierungsverfahren, um die Teile zu galvanisieren. Vor dem Galvanisieren werden die Teile 20 Sekunden lang mit Ultraschall gereinigt. Die Zusammensetzung und der Gehalt der Galvaniklösung sind Zinksulfat 80 g / 1, Eisenchlorid 7 g /l, Natriumdihydrogenphosphat 36 g /l, Kaliumpyrophosphat 25 g /l. Der pH-Wert beträgt 8,5. Die Stromdichte beträgt 2,1 A/dm2, und die Dicke der galvanisierten Schicht beträgt 6 µm. Der Massenanteil von Eisen in galvanischer Überzugsschicht beträgt 0,3% - 0,6%.
      6. 6. Eine Dehydrierungsbehandlung wird an den galvanisierten Teilen durchgeführt. Insbesondere werden die galvanisierten Teile auf 170 ° C erhitzt und 25 Minuten bei dieser Temperatur warm gehalten.
  • Vergleichsfall 4
  • Erhitzen Sie das blanke Stahlblech, das feuerverzinkte Blech und das mit Aluminium-Silizium beschichtete Blech im herkömmlichen Atmosphärenwalzenherdofen 40 Minuten lang mit 930 ° C, um den Rohling vor dem Heißprägeumformen austenitisieren zu können.
  • Führen Sie nach dem Warmumformen eine metallografische Beschichtungsbeobachtung, und einen 720-stündigen Salzsprühtest und einen Kratztest an den Teilen von Fall 1-3 und Vergleichsfall 4 durch und vergleichen Sie den Test der mechanischen Eigenschaften und den Test des Wasserstoffgehalts.
  • Wie in 2 bis 4 gezeigt, sind die Oxidationsergebnisse des blanken Stahlblechs wie folgt, wenn das blanke Stahlblech unter verschiedenen Vakuumgraden erhitzt wird: Bei einem Vakuumgrad von 10 Pa und 100 Pa findet keine Oxidation statt, und die Oxidation des blanken Stahlblechs ist bei normalem atmosphärischem Druck schwerwiegend.
  • 5- 11 sind die metallografischen Diagramme von Beschichtungsabschnitten verschiedener beschichteter Stahlbleche nach dem Erhitzen und Warmumformen. Für mit Aluminium-Silizium beschichtete Bleche und feuerverzinkte Bleche im Vergleichsfall 4 gibt es eine dichte Beschichtung des Rohmaterials. Nach dem Erhitzen und Heißprägeumformen ist die Beschichtung jedoch stark beschädigt. Im Fall 1-3 wurde das blanke Stahlblech jedoch warmumgeformt und dann verzinkt, und die Beschichtung war ohne Beschädigung dicht.
  • Es ist aus den Ergebnissen von Tabelle 1 unter Bezugnahme auf 12 bis 23 ersichtlich, dass nach einem 720-stündigen Gewichtsverlust-Salzsprühtest die Korrosion des blanken Stahlblechs im Vergleichsfall 4 am schwerwiegendsten ist, gefolgt von feuerverzinktem Stahlblech und die Korrosionsrate des Aluminiumsiliziumblechs beträgt 1,38 × 10 -4 g / mm2. Im Fall 1-3 beträgt die Korrosionsrate der aus blankem Stahlblech warmumgeformten Teile nur 5,74 × 10 -6 g / mm2, und ihre Korrosionsbeständigkeit ist mehr als 20-mal höher als die der Teile, die dem Aluminiumsiliziumblech im Vergleichsfall 4 entsprechen. Der Kratzkorrosionsbreitentest zeigte jedoch, dass die Oberflächenkratzbreite jedes Teils vor dem Warmumformen etwa 1 mm beträgt, und die Korrosionsbreite des blanken Stahlblechs und des mit Aluminium-Silizium beschichteten Blechs im Vergleichsfall 4 nach 720 Stunden Salzsprühkorrosion jedoch 1,54 mm bzw. 3,22 mm beträgt. In Fall 1 weist das Basismaterial der verzinkten Teile aufgrund der Opferanodenschutzwirkung keine Korrosion auf. Tabelle 1 Ergebnisse eines 720-stündigen neutralen Salzsprühtests des Falls 1 und des Vergleichsfalls 4
    Blech Rohstoffg ewicht (g) Gewic ht nach 720 Stund en Korro sion (g) Gewichtsv erlust (g) Gewichtsv erlust-Pro zentsatz Fläc he mm 2 Fläche-Gewich tsverlust (g /mm2) Kratzbreit e nach der Elektroph orese durch Warmumf ormen (mm) Korrosion sbreite der Beschicht ung nach 720 Stunden Salzsprüht est (mm) Korrosion sbreite des Substrats nach 720 Stunden Salzsprüht est (mm)
    Blankes Stahlblech des Vergleichsfal ls 4 185,26 148,7 8 36,48 19,69% 190 06 1,9E-3 1,20 8,51 1,54
    Mit Aluminium-Silizium beschichtetes Blech des Vergleichsfal ls 4 149,69 147,1 5 2,54 1,69% 184 00 1,38E-4 1,479 9,42 3,22
    Feuerverzink tes Stahlblech des Vergleichsfal ls 4 241,73 237,5 7 4,16 1,72% 105 04 3,96E-4 0,938 6,67 0
    Fall 1 235,85 235,7 4 0,11 0,4% 191 73 5,74E-6 0,957 6,08 0
  • Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der mechanischen Eigenschaften und die Testergebnisse für den Wasserstoffgehalt von warmumgeformter Teile im Fall 1 und Vergleichsfalls 4. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnungsrate des verzinkten Blechs und des blanken Blechs nach dem Warmumformen des blanken Blechs nach dem Erhitzen und Dehydrieren alle die Produktionsstandards für das Warmumformen erfüllen. Der Wasserstoffgehalt des verzinkten Blechs nach dem Warmumformen des blanken Blechs ist grundsätzlich der gleiche wie der des mit Aluminium-Silizium beschichteten Blechs. Tabelle 2 Die Ergebnisse der mechanischen Eigenschaften im Fall 1 und Vergleichsfall 4
    Testnummer Zugfestigkeit (Rm) (Mpa) Streckgrenze (Rp0,2) (Mpa) Dehnungsrate nach Bruch (A) (%) Wasserstoffgehalt (ppm)
    Produktionsstandard für Warm umformung 1300-1650 950-1250 ≥5,0 ---
    Blankes Stahlblech im Vergleichsfall 4 1405,123 1050,68 5,8 2,10
    Mit Aluminium-Silizium beschichtetes Blech im Vergleichsfall 4 1453,125 1145,927 6,200 3,32
    Verzinktes Blech ohne Dehydrierungsbehandlung in der Ausführungsform 1462,183 1147,762 6,200 3,51
    Verzinktes Blech im Fall 1 1479,053 1226,599 7,460 3,36
  • Die Ausführungsform stellt auch eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile bereit, die das in der Ausführungsform beschriebene Herstellungsverfahren anwendet. Sie umfasst einen Schneidemechanismus, einen Heizmechanismus, einen Umformmechanismus und einen Oberflächenbehandlungsmechanismus.
  • Der Schneidemechanismus wird zum Abschneiden des blanken Stahlblechs in eine erforderliche Rohlingform verwendet.
  • Der Heizmechanismus wird zum Erhitzen des Rohlings nach dem Abschneiden verwendet.
  • Der Umformmechanismus wird zum Umformen des erhitzten Rohlings verwendet, um ein Teil zu bilden.
  • Der Oberflächenbehandlungsmechanismus wird zur Oberflächenbehandlung von Teilen verwendet, um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von Teilen zu bilden.
  • Die spezifischen Ausführungsbeispiele werden in der vorliegenden Erfindung angewendet, um das Prinzip und die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Die Beschreibung der obigen Ausführungsbeispiele wird nur verwendet, um das Verfahren und der Kernidee der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Gleichzeitig kann das allgemeine technische Personal auf dem Gebiet Änderungen in der spezifischen Ausführungsform und Anwendungsbereich gemäß der Idee der vorliegenden Erfindung vornehmen. Zusammenfassend ist der Inhalt der Beschreibung nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu interpretieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (19)

  1. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Schneiden eines blanken Stahlblechs in eine gewünschte Form eines Rohlings; Überführen des Rohlings in einen sauerstofffreien Heizofen, um den Rohling über AC3 zu erhitzen und den Rohling zu austenitisieren; schnelles Formgeben des austenitisierten Rohlings unter Ausbildung eines korrosionsbeständigen Heißprägeteils; Durchführen einer Oberflächenbehandlung des korrosionsbeständigen Heißprägeteils, um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche zu bilden.
  2. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Dehydrierungsbehandlung an den korrosionsbeständigen Heißprägeteilen nach dem Schritt der Oberflächenbehandlung der korrosionsbeständigen Heißprägeteile zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche der korrosionsbeständigen Heißprägeteile durchgeführt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehydrierungsbehandlung das Erhitzen der korrosionsbeständigen Heißprägeteile auf 140 bis 200 °C und den Wärmeschutz der Teile für 10 bis 30 Minuten bei dieser Temperatur umfasst.
  4. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sauerstofffreie Heizofen einen Inertgasschutzofen oder einen Vakuumheizofen umfasst.
  5. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumgrad des Vakuumheizofens zwischen 0,1 und 500 Pa liegt.
  6. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumgrad des Vakuumheizofens zwischen 0,1 und 100 Pa liegt.
  7. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zum Erhitzen und Wärmeschutz des Rohlings durch den sauerstofffreien Heizofen insgesamt 60 bis 300 Sekunden beträgt.
  8. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling in einem sauerstofffreien Heizofen auf 880 bis 950 °C erhitzt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit bis der Rohling nach dem Erhitzen aus dem sauerstofffreien Heizofen in die Form gebracht wird 5 bis 10 Sekunden beträgt.
  10. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformtemperatur des Rohlings in der Form 650 ° C - 850 °C beträgt.
  11. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form mit einem Kühlwassersystem versehen ist, das es dem Rohling ermöglicht, während des Umformens mit einer Geschwindigkeit von nicht weniger als 30 ° C/s abzukühlen.
  12. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzbeschichtung eine Zinkbeschichtung, eine Zink-Eisen-Legierungsbeschichtung, eine Zink-Aluminium-Legierungsbeschichtung oder eine Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung umfasst.
  13. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung im Schritt der Oberflächenbehandlung von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen das Galvanisieren umfasst.
  14. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung auch eine Ultraschallreinigung oder ein Säurebeizen für die korrosionsbeständigen Heißprägeteile vor dem Galvanisieren von Teilen umfasst.
  15. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurebeizzeit für Teile zwischen 5s und 15s liegt.
  16. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionsbeständigen Heißprägeteile zuerst 0,5 bis 2 Minuten lang mit einer Stromdichte von 5-10 A/dm2 im Schritt der Oberflächenbehandlung von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen schlaggalvanisiert werden, und dann die korrosionsbeständigen Heißprägeteile mit einer Stromdichte von 1-3 A/dm2 für 1-15 Minuten galvanisiert werden.
  17. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsanode oder eine piktografische Anode beim Galvanisieren im Schritt der Oberflächenbehandlung von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen verwendet wird.
  18. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte des Laserkantenschneidens oder Laserlochschneidens zwischen dem Schritt des schnellen Formgebens des austenitisierten Rohlings unter Ausbildung eines korrosionsbeständigen Heißprägeteils und dem Schritt der Oberflächenbehandlung des korrosionsbeständigen Heißprägeteils zur Bildung einer Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche des korrosionsbeständigen Heißprägeteils enthalten sind.
  19. Eine Vorrichtung zur Herstellung korrosionsbeständiger Heißprägeteile, die das in einem der Ansprüche 1 bis 18 beschriebene Herstellungsverfahren anwendet, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schneidemechanismus, einen Heizmechanismus, einen Umformmechanismus und einen Oberflächenbehandlungsmechanismus umfasst, wobei der Schneidemechanismus zum Abschneiden des blanken Stahlblechs in eine erforderliche Rohlingform verwendet wird, wobei der Heizmechanismus zum Erhitzen des Rohlings nach dem Abschneiden verwendet wird, wobei der Umformmechanismus zum Umformen des erhitzten Rohlings verwendet wird, um ein korrosionsbeständigen Heißprägeteil zu bilden, wobei der Oberflächenbehandlungsmechanismus zur Oberflächenbehandlung von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen verwendet wird, um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf der Oberfläche von korrosionsbeständigen Heißprägeteilen zu bilden.
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