[發(fā)明專利]由金屬板成型零件的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880069974.1
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN111373059A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王禮良;歐麥·埃爾法基爾;孫雨豪;吉康;欒禧;蔡昭恒;劉嘯川
• 申請（專利權(quán)）人: 帝國理工學(xué)院創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;B21D22/02;C21D9/46;C21D9/48;C21D1/34;C22F1/04;C22F1/06;C22F1/18;C21D1/673
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 劉培培

公開了一種由金屬板成型零件的方法和由所述方法成型的零件，該方法包括以下步驟：(a)將金屬板加熱至溫度T；以及(b)在將冷卻手段施加至板的同時，在模具之間將板制成零件；其中在步驟a)中，以至少50℃.s^?1的速率加熱金屬板，以及溫度T高于臨界成型溫度并且不超過所述金屬板的臨界微觀結(jié)構(gòu)變化溫度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由金屬成型零件。在實施例中，本發(fā)明涉及由金屬板成型零件的方法。

背景技術(shù)

使用“溫沖壓”的工藝(有時稱為溫成型技術(shù))對于由金屬板成型零件的方面是眾所周知的。本質(zhì)上，溫沖壓涉及將金屬胚料(有時稱為工件)加熱到高溫，并通過諸如模具組之類的工具從中形成零件；在加工工藝中高溫提高了工件材料的延展性，并降低了工件材料中的流變應(yīng)力，從而能夠使復(fù)雜形狀的零件成型。已知諸如此類的常規(guī)溫沖壓技術(shù)會在加工過程中損壞所需的工件微觀結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致成型零件具有不可預(yù)測的性能，并且通常降低成型后強(qiáng)度。由于上述原因，通常不使用溫沖壓技術(shù)來形成高強(qiáng)度零件。硼鋼板的典型溫沖壓工藝如圖2中圖表上的虛線所示，并在下面的加工路徑中示出。

使用“熱沖壓”的工藝正在成為由金屬板形成高強(qiáng)度零件的優(yōu)選解決方案，這些零件可用于汽車“白車身”(BiW)、底盤和懸架(CS)零件。諸如硼鋼的超高強(qiáng)度鋼的開發(fā)使這種“熱沖壓”工藝可用于生產(chǎn)汽車安全關(guān)鍵面板零件，例如用于白車身和管狀零件的A柱、B柱、保險杠、車頂縱梁、搖臂橫梁和地板隧道，以及CS的扭力梁。近年來，全球?qū)@種超高強(qiáng)度鋼零件的需求一直在急劇增長。

圖1示出了硼鋼板的典型熱沖壓工藝。本質(zhì)上，它包括以下步驟：

a)將鋼坯料加熱到其奧氏體化溫度，例如925℃以上，并在該溫度下均熱，以使所有金屬都能轉(zhuǎn)變成奧氏體。在這種狀態(tài)下，金屬是柔軟的并且具有高延展性(易于成型)；

b)快速將奧氏體材料坯料轉(zhuǎn)移到壓力機(jī)；

c)使用通常是水冷卻的冷模具組將坯料成型為部件的形狀；

d)將成型的零件在冷模具組中保持一定的時間(通常至少為6-10秒，取決于幾何形狀、板厚度、壓力等)以進(jìn)行淬火，從而使材料達(dá)到硬質(zhì)相，例如形成的馬氏體(用于高強(qiáng)度部件)；以及

e)當(dāng)零件溫度降至足夠低的水平，例如250℃時，釋放模具，然后取出部件。

有時將這種工藝稱為“熱沖壓、冷模成型和淬火”工藝或“熱沖壓和壓制硬化”工藝。

在用于由鋼板成型復(fù)雜零件的這種現(xiàn)有的熱沖壓工藝中，在室溫下將板材工件盡可能快地從熔爐轉(zhuǎn)移到工具(模具組)上，同時使其變形和淬火。淬火速率足夠快以在鋼中產(chǎn)生馬氏體微觀結(jié)構(gòu)，這是高強(qiáng)度產(chǎn)品的基礎(chǔ)。將成型零件在冷模具組中放置一段時間，可以使成型零件冷卻并形成“硬質(zhì)相”(例如，在硼鋼板的情況下為馬氏體)，從而提高了成型后強(qiáng)度并減少回彈。本文中使用術(shù)語“回彈”來描述成型零件朝著其原始板材形狀彈性變形的程度。

本發(fā)明的目的是提供對現(xiàn)有沖壓工藝的改進(jìn)，尤其是提供對用于高強(qiáng)度產(chǎn)品的現(xiàn)有沖壓工藝的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

一般而言，提出了一種快速溫加熱方法以提高高強(qiáng)度金屬板零件的制造生產(chǎn)率。在提出的快速溫加熱方法中，快速加熱金屬板到其可以成型的溫度。該溫度低于臨界微觀結(jié)構(gòu)變化溫度，即低于將導(dǎo)致正被加熱的金屬的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生實質(zhì)性變化的溫度。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在本方法提供的條件下，在成型之前對金屬板進(jìn)行快速加熱，避免了金屬板微觀結(jié)構(gòu)的任何實質(zhì)性變化，并且與使用相同金屬板但使用常規(guī)方法成型的零件的延展性和成型后強(qiáng)度相比，令人驚訝地提高了成型零件的延展性和成型后強(qiáng)度。甚至更令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明方法形成的零件的延展性和成型后強(qiáng)度為成型零件提供了與金屬板在加熱和成型之前相似的延展性和強(qiáng)度性能。

避免板的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生任何實質(zhì)性變化意味著：