[發明專利]一種超高強度鋼熱沖壓成型工藝及成型模具

無效

• 申請號: 200810249740.3
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101439382A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 李輝平;趙國群;張磊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B21D37/16
• 分類號: B21D37/16;B21D37/10
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發明涉及一種超高強度鋼熱沖壓成型工藝及模具，屬于超高強度鋼板料沖壓成型技術領域。?

背景技術

汽車輕量化可以減少燃油消耗、降低發動機的廢氣排放。為使汽車輕量化后仍能滿足碰撞安全性能，各大汽車公司在優化汽車框架和結構的同時，已把工作重點轉向新材料新工藝的應用。尤其是在車身結構方面，通過對先進高強度鋼和超高強度鋼的研究和使用，提高了汽車的碰撞性能，同時也實現了輕量化的要求。但是隨著鋼材強度的提高，材料的延伸率和成形性能也大大降低，成形過程中容易產生破裂、起皺、尺寸難以控制和形狀不良等問題，傳統的冷沖壓成形工藝已不能滿足技術和生產發展的需要。?

近幾年，國外學者開發出一種新的高強度、超高強度鋼板熱沖壓成形工藝，該工藝使高強度鋼和超高強度鋼板料在加熱爐中被加熱到奧氏體化溫度(900～950℃)，并在奧氏體區保持5分鐘，然后將板料轉移到壓力機，在沖壓模具中同時進行沖壓成形和淬火，使成形零件獲得100％馬氏體組織。該工藝能夠在提高碰撞性能和疲勞強度的同時降低汽車結構件的重量。?

中國專利申請CN101288889公開了一種《超高強度鋼板熱沖壓成型模具》，該模具包括上模座和固定在上模座上的凸模、下模座和固定在下模座上的凹模，凹模中設有冷卻水通道，冷卻水通道與一個冷卻水循環系統相連接。在該發明中，僅設置了用于降低模具溫度并對零件進行冷卻的冷卻水通道。?

中國專利申請CN1829813發明公開了一種《熱成形法與熱成形構件》，對于特定成分的鋼板加熱至奧氏體點溫度(Ac3)以上并保持后，進行最終制品形狀的成形，在成形中或者從成形后的成形溫度的冷卻之時，到達成形構件的馬氏點溫度(Ms點)的冷卻速度在臨界冷卻速度以上，并且，以從Ms點到200℃的平均冷卻速度為25~150℃/s冷卻而進行淬火處理。?

在熱沖壓過程中，必須保證在馬氏體轉變發生前完成沖壓成形，否則，馬氏體的高強度和低延展性會在成形過程中導致零件產生裂紋、熱沖壓成形件回彈嚴重等問題。上述兩項專利均只考慮了熱沖壓模具的冷卻過程，但是沒有考慮熱沖壓模具的加熱。在熱沖壓過程中，由于用于熱沖壓的模具的溫度跟冷卻水的溫度相當(20~30℃)，達到奧氏體溫度的鋼板放置于模具上后，鋼板與模具接觸部分將跟模具之間產生熱量傳遞。由于板料的厚度一般位于1.0~3.0mm之間，相對于模具厚度(200~400mm)來說，厚度要小得多。這將導致板料與模具接觸部位在熱沖壓成型進行之前已經降低到馬氏點溫度(Ms點)之下，并產生了馬氏體組織，從而影響了板料的成型性能，導致熱沖壓零件成型后回彈量大，甚至導致成型件表面及內部產生裂紋，影響熱沖壓零件的成型精度和成型質量。?

發明內容

本發明針對現有超高強度鋼熱沖壓成型技術存在的問題，提供一種能夠避免成型件表面及內部產生裂紋、消除零件成型回彈、保證產品精度及質量的超高強度鋼熱沖壓成型工藝，同時提供一種實現該工藝的熱沖壓成型模具。?

本發明的超高強度鋼熱沖壓成型工藝是：?

在超高強度鋼板料熱沖壓成型之前，將參與沖壓的模具中與超高強度鋼板料接觸的部件(如凸模、凹模和壓料板等)加熱，使這些部件的表面溫度達到超高強度鋼的馬氏體點溫度以上，再將加熱到完全奧氏體化后的超高強度鋼板料放置于模具中沖壓成型，熱沖壓模具閉合后，對模具進行冷卻，利用與成型零件相接觸的模具部件對成型零件進行淬火。?

實現上述工藝的超高強度鋼熱沖壓成型模具采用以下技術方案：?

該超高強度鋼熱沖壓成型模具包括凸模、凹模和控制單元，凸模和凹模的內部設置有電熱元件和冷卻水通道，在凸模和凹模內設置有溫度傳感器，在凹模和凸模的側面分別設置有復位開關和合模時壓下復位開關的壓板，控制單元包括水泵、三通閥、兩通閥、單向閥和可編程控制器，水泵的進水端與冷卻水源連接，出水端通過三通閥與冷卻水通道的入口連接，三通閥的一個出口直接與冷卻水源連接，兩通閥的一端與壓縮空氣源連接，另一端與冷卻水通道的入口連接，冷卻水通道的出口與單向閥連接，該單向閥與冷卻水源相連，復位開關、電熱元件、溫度傳感器均與可編程控制器連接，可編程控制器與一觸摸屏連接。?

電熱元件與冷卻水通道的一種排列方式是其軸線在同一平面內等間距間隔排列，即電熱元件距離凸模或凹模表面的距離與冷卻水通道距離凸模或凹模表面的距離相等。?

電熱元件與冷卻水通道的另一種排列方式是分上下兩排排列，電熱元件與冷卻水通道的軸線平行。?