[發明專利]一種22MnB5高強度薄鋼板熱沖壓成形工藝

無效

• 申請號: 201410529046.2
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104384283A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張立強
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B21D22/06
• 分類號: B21D22/06;B21D37/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于熱沖壓工藝技術領域，具體涉及一種22MnB5高強度薄鋼板熱沖壓成形工藝。

背景技術

高強度鋼零件在提高汽車抗碰撞等安全性能的同時大幅減輕車重，降低油耗以減少尾氣對環境的污染，因而在汽車車身結構件和安全件上具有廣泛的應用前景。高強度鋼擁有無法比擬的超高強度與硬度，但是其硬化指數與延伸率卻比較低，嚴重影響其在室溫情況下的成形性能。高強度鋼在室溫下成形由于材料流動性差易出現各種缺陷，例如裂紋、起皺、回彈引起的零件尺寸、形狀不穩定等，而高強鋼在沖壓成形后由于強度升高，殘余應力增大導致回彈而引起的零件尺寸、形狀穩定性差則是高強度鋼板成形中最為嚴重的問題。同時由于其超高強度與硬度的原因使沖壓壓力大大增加，無疑增加了生產成本。

22MnB5為低碳硼鋼，其化學成分組成為：C0.22～0.25、Mn1.20～1.40、Si0.20～0.30、Al0.02～0.05、B0.002～0.0035、Cr0.11～0.20、Ti0.02～0.05、Mo0～0.10、Cu0～0.10、Ni0～0.10、Fe余量。其中含有極微量的硼元素，可大幅度降低獲得馬氏體組織的臨界冷卻速度，是汽車用熱沖壓件使用較多的一種高強度鋼。22MnB5高強度鋼板在碳錳鋼的基礎上添加微量硼元素，主要作用是提高鋼的淬透性，淬透性指鋼在高溫奧氏體化后在一定的冷卻速率情況下發生淬火相變得到馬氏體的能力。淬火相變后馬氏體組織深度越大，表明該鋼種淬透性越高，則組織性能愈加均勻，這也是可淬火硼鋼在熱沖壓成形工藝中的核心問題。

現有熱沖壓成形技術只考慮成形后的力學性能相比，沒有考慮成形后板料的減薄率和最大溫差，由于沖壓成形的特點，板料在沖壓成形過程中某些部位由于受力作用而出現厚度嚴重減薄，甚至會出現拉裂的缺陷，這種現象在薄壁件的沖壓成形中更易出現，減薄率和最大溫差這兩個指標參數決定著零件成形后尺寸精度，其中最大溫差的大小還決定成形后零件的內應力的大小，即決定零件的安全性和使用壽命。因此，迫切需要提供一種新工藝來提高零件的抗拉強度、安全性和使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種22MnB5高強度薄鋼板熱沖壓成形工藝，從而解決背景技術中存在的問題。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種22MnB5高強度薄鋼板熱沖壓成形工藝，具體包括如下步驟：

(1)下料：將22MnB5高強度鋼板加工成坯料，通過剪板機將坯料裁剪為板料，按照模具尺寸要求鉆出定位孔；

(2)加熱保溫：將板料放入電阻加熱爐中加熱至920-970℃，保溫4-10min，使板料均勻奧氏體化；

(3)轉移沖壓成形：將板料轉移到摩擦系數為0.20-0.40的模具上進行熱沖壓，在轉移過程中高溫板料與空氣進行熱量交換，板料成形初始溫度控制在750-950℃，轉移時間為3-8s，沖壓速度為20-40mm/s，在整個熱沖壓過程中模具不停通入溫度為室溫20℃的冷卻水，同時施以強風冷卻；

(4)保壓定形：熱沖壓過程結束之后，不取出板料，待其在模具中繼續冷卻，保壓2-10s后結束保壓。

所述22MnB5高強度鋼板加工成的板料板厚為0.9-2.0mm。

優選地，所述板料成形初始溫度為750℃，沖壓速度為40mm/s，保壓時間為10s，摩擦系數為0.20時，效果最好，此組優選工藝參數在減小熱沖壓件保壓結束后溫差同時減緩厚度減薄情況的同時，能夠提高成形零件的機械性能與質量，而且可以提高生產效率，降低生產成本。

加熱溫度和保溫時間會影響熱沖壓成形過程以及成形件質量，所以要選取合適的溫度和保溫時間。選取奧氏體化溫度的依據：一是鋼板奧氏體化溫度以上，獲得完全的奧氏體組織，為后續的淬火獲得馬氏體提供條件；二是選擇在金屬會發生強烈氧化反應的溫度以下，避免材料氧化造成缺陷；三是考慮后續坯料轉移過程的熱量損失，為了保證成形開始溫度，選定的加熱溫度為920-970℃。

為了達到沖壓淬火后得到更多馬氏體組織的目的，必須將坯料加熱后進行保溫，讓殘余滲碳體充分溶解，獲得均勻的奧氏體組織。同時，由于原始組織對沖壓件質量有很大的影響，保溫時間過長會引起晶粒長大，會降低沖壓件的質量，所以保溫時間為4-10即可。