[發(fā)明專利]實(shí)現(xiàn)熱沖壓制件梯度性能分布的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310386538.6
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103409613A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓先洪;陳軍;顏震;郝新
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00;C21D1/673;C21D1/68;C21D8/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 郭玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱沖壓方法，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)熱沖壓制件梯度性能分布的方法。

背景技術(shù)

目前，超高強(qiáng)鋼的應(yīng)用成為汽車及其他制造領(lǐng)域的主流發(fā)展趨勢之一，而熱沖壓成形是實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)鋼制件的一種重要的方式。現(xiàn)有的熱沖壓成形技術(shù)采用的工藝流程為：選擇專用熱沖壓材料——下料——板料加熱保溫（板料充分奧氏體化）——移至模具內(nèi)——完成成形的同時(shí)淬火冷卻——最終獲得超高強(qiáng)度沖壓制件（組織為馬氏體，強(qiáng)度在1500MPa左右甚至更高）。對于現(xiàn)代汽車行業(yè)中的防撞部件，就需要同一部件的不同部位具有不同的力學(xué)性能（即梯度性能分布）。

模內(nèi)淬火是熱沖壓成形的重要特色，只有當(dāng)冷卻速度大于某臨界值時(shí)（約27℃/s）時(shí)，奧氏體才能充分轉(zhuǎn)換為馬氏體，制件表現(xiàn)出高強(qiáng)度；當(dāng)冷卻速度偏小時(shí)，制件性能則體現(xiàn)出強(qiáng)度較低、但韌性相對較好，因此通過控制制件不同位置的冷卻速度可以實(shí)現(xiàn)最終制件不同位置的梯度性能分布。現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)梯度性能的方法都是基于上述原理設(shè)計(jì)，主要包括板料分塊加熱法、模具分塊加熱/冷卻法、模具分塊材料法（包括陶瓷鑲塊法）、模具間隙法等。板料拼焊法也能實(shí)現(xiàn)梯度性能分布，但還要多一道焊接工序。這些方法一般都需要針對制件不同的性能要求設(shè)計(jì)制作不同的模具，需要經(jīng)過多次修模和調(diào)試試驗(yàn)，存在設(shè)計(jì)復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、成本較高等不利因素。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種通過在模具內(nèi)表面不同位置涂覆熱障涂層能夠簡單、高效地實(shí)現(xiàn)熱沖壓制件材料梯度性能分布的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)熱沖壓制件材料梯度性能分布的方法，包括以下步驟：根據(jù)對所述熱沖壓制件的性能要求，確定所述熱沖壓制件在不同位置處應(yīng)具有的力學(xué)性能；根據(jù)最終力學(xué)性能與淬火過程中冷卻速度的關(guān)系，確定所述熱沖壓制件的不同位置在熱沖壓淬火階段的冷卻速度；根據(jù)得到所述熱沖壓制件的不同位置處應(yīng)具有的冷卻速度，確定需要在模具內(nèi)表面涂覆的熱障涂層的位置、熱障涂層的材料和涂覆厚度；選用相應(yīng)的涂覆方式，在所述模具的相應(yīng)位置處涂覆所述熱障涂層；采用熱沖壓工藝對板料進(jìn)行成形和淬火處理以獲得所述熱沖壓制件，利用所述熱沖壓制件不同位置處冷卻速度的不同，獲得力學(xué)性能的梯度分布。

優(yōu)選地，所述板料在所述模具內(nèi)的冷卻速度通過所述熱障涂層的材料的導(dǎo)熱系數(shù)、涂覆厚度控制。

優(yōu)選地，所述涂覆方式包括單種材料單層涂覆、單種材料多層涂覆、多重材料復(fù)合涂覆。

優(yōu)選地，所述模具中設(shè)置有冷卻水道。

優(yōu)選地，所述熱沖壓工藝包括：將所述板料放置到加熱爐中加熱到奧氏體化溫度以上并保溫；待所述板料充分奧氏體化后，打開加熱爐并迅速將所述板料轉(zhuǎn)移到壓力機(jī)上涂覆有所述熱障涂層的模具內(nèi)；快速啟動(dòng)所述壓力機(jī)，使所述板料在所述模具內(nèi)成形并進(jìn)行淬火處理。

優(yōu)選地，在對所述板料的加熱過程中所述加熱爐內(nèi)始終保持真空狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述板料為高強(qiáng)度鋼時(shí)，在加熱爐中加至950℃并保溫3分鐘，或加熱至900℃并保溫4分鐘，或加熱至860℃并保溫5.5分鐘。

如上所述，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)熱沖壓制件梯度性能分布的方法，具有以下有益效果：

1.不用改變現(xiàn)有的模具結(jié)構(gòu)以及熱沖壓制件的材料，實(shí)施起來簡單可行；

2.熱障涂層的清理和重新涂覆都很方便，可以根據(jù)需要邊調(diào)試邊涂覆，甚至可以多重材料復(fù)合涂覆，使用靈活，不需要多次修模，試驗(yàn)流程較短；

3.熱障涂層可以直接涂覆在現(xiàn)有的熱沖壓模具上，節(jié)省了大量的制造成本和生產(chǎn)周期，效率高；

4.相對于陶瓷鑲塊法來說，熱障涂層克服了陶瓷自身脆性大、耐沖擊能力低、易碎、后續(xù)加工能力差等缺點(diǎn)，應(yīng)用起來方便、快捷、高效。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)熱沖壓制件梯度性能分布的方法的流程圖。

圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例的熱沖壓工藝裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱圖1和圖2。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。