[發明專利]適用于Zn鍍層且沖壓應力可調的熱沖壓裝置及熱沖壓方法

有效

• 申請號: 202110344581.0
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113042600B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 鄧宗吉;晉家春;王蕾;崔磊;劉永剛;詹華;路洪洲;谷海容
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B21D22/02
• 分類號: B21D22/02;B21D37/10;B21D37/16
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 王亞軍;金貝貝

本發明公開了適用于Zn鍍層且沖壓應力可調的熱沖壓裝置及熱沖壓方法，屬于熱成形零部件領域。本發明的熱沖壓裝置，包括凸模底座和凹模底座，以及上下對應設置的凸模和凹模，凸模的兩側對稱設有壓邊模塊，壓邊模塊下方設有氮氣彈簧；凹模包括側凹模一和側凹模二，凹模底座底面開設有安裝槽，側凹模一和側凹模二頂部對應設有相配合的安裝塊，側凹模一和側凹模二沿安裝槽方向滑動配合且兩者拼接形成整體凹模。本發明針對目前Zn鍍層熱沖壓鋼容易產生裂紋的現狀，利用該熱沖壓裝置進行熱沖壓實驗，旨在研究不同大小的應力對Zn(含Zn合金)鍍層熱沖壓鋼液致裂紋的影響。

技術領域

本發明涉及熱成形零部件技術領域，涉及一款應用于涂覆鋼板的熱沖壓裝置及沖壓方法，更具體地說，涉及適用于Zn鍍層且沖壓應力可調的熱沖壓裝置及熱沖壓方法。

背景技術

汽車輕量化技術是適應現代汽車安全、節能、環保趨勢的關鍵技術之一，目前越來越多的汽車車身零部件使用熱成形技術，如：汽車保險杠、防撞梁、A柱、B柱、車門防撞杠等。熱成形技術是將成形與強化分為兩個步驟生產超高強度汽車零部件的一種新工藝，生產的零件具有超高強度、成型精度高、無回彈等優點。

對于熱成形鋼而言，主要分為帶鍍層的熱成形鋼和無鍍層熱成形鋼兩大類產品。無鍍層熱成形鋼在熱成形過程中需要加熱至完全奧氏體化溫度并保溫，在這個過程中表面易發生氧化，并形成脫碳層；而帶有預涂覆的熱成形鋼產品，表面有一層耐高溫鍍層，在加熱過程中可以阻止基體氧化，并且可以阻止基體與高溫空氣接觸，消除脫碳層，從而獲得良好的機械性能。因此，目前帶鍍層的熱成形鋼產品是目前用量最多的產品，帶鍍層熱成形鋼的需求量約為130萬噸/年。

帶鍍層的熱成形鋼主要有鋁硅鍍層和鋅鍍層，其中鋅鍍層分為GI和GA兩種類型。鋁硅鍍層在沖壓過程中，折彎和側壁位置也會應因為沖壓應力的存在，導致其鍍層出現開裂，從而影響后續的涂裝和耐腐蝕性能，若裂紋擴展到基體，會進一步危害零件的安全性能；與鋁硅鍍層不同的是：鋅鍍層在加熱過程中，鍍層會發生液化(鋅熔點低＜奧氏體化溫度)，在隨后的熱沖壓過程中，若成形工藝控制不當，會在零件基體上形成液致裂紋缺陷(LME)，從而影響零件機械性能。

在鍍鋅熱成形鋼的使用過程中，液致裂紋缺陷是需要解決的首要問題。因此，如何改善或消除鍍鋅熱成形鋼液致裂紋缺陷成為鍍鋅熱成形鋼應用技術研究的熱點之一。

要解決鍍鋅熱成形鋼的液致裂紋缺陷，需要深入了解液致裂紋缺陷的產生機理，并有針對性的優化成形工藝。因此，越來越多的研究人員在實驗室開展模擬熱沖壓實驗來重現熱成形過程，并通過工藝和組織性能的對應關系來研究導致液致裂紋缺陷的機理，并摸索適合鍍鋅熱成形鋼的熱沖壓成形工藝。

通過論文文獻調研，發現很多研究人員使用“V”形模具開展液致裂紋脆性的研究，“V”形模具在使用過程中，主要是讓熱態的板料在成形過程中受折彎力的作用；然而熱成形零件在成形過程中的受力狀態非常復雜，不僅僅受折彎力作用，有些部位也會受到拉延力或者擠壓力；因此，“V”形模具并不能完全代表熱成形零件在成形過程中的受力狀態。論文文獻中還有一部分研究，利用GLEEBLE等設備開展不同單向拉應力狀態下的LME研究，該方法使用的是感應加熱，無法精確模擬零件沖壓過程中真實的復雜受力狀況。因此，有文獻用“冒型”模具開展了液致裂紋脆性的研究，分析了冒型件各部位的受力情況，在深拉的側壁部位會產生微裂紋，其方法能夠模擬零件在沖壓過程中的受力變形過程，但其并未考慮不同受力大小對液至裂紋的影響，零件在實際沖壓過程中，為防止零件起皺，會設置壓邊裝置，不同形狀的零件壓邊條件也不一樣，導致各部位零件的受力大小也不一樣。

經檢索，專利公告號CN105050743B的申請案中，提出了一種通過熱沖壓成形法對鍍鋅鋼板或合金化熔融鍍鋅鋼板進行成形來制造沖壓成形品的方法，其在加熱、保持鋼板后，在鋼板表面存在液態鋅的狀態下，在680℃以上、750℃以下的溫度開始成形，使鋼板中的塑性變形部的應變速度為0.5秒-1以下進行成形，能夠抑制LME裂紋的發生。