热成形钢管分段强化类零件的压力冷却工艺及模具伺服装置制造方法及图纸

一种热成形冲压领域的热成形钢管分段强化类零件的压力冷却工艺及模具伺服装置，通过模具内伺服缸装置，根据设计的需要控制工件不同区域所受保压加载力的大小和时间，进而控制各分区域的冷却速度，从而得到管材各分区域的不同物理特性。本发明专利技术可以根据设计的需要在任一区域实现所需要的材料特性，不需要额外布置模具加热装置，大幅度降低了生产成本及工序复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种高强度钢冲压
的方法，具体是一种强度达到1500MP左右的热成形钢管分段强化类零件的压力冷却工艺及模具伺服装置。
技术介绍
汽车硼钢钢管作为一种新兴超高强度热成形钢管，为分段强化技术提供了可能—同一个零件，可以根据汽车设计的需要，在该零件的不同区域采用不同的热处理工艺，从而获得不同强度和塑性。热成形硼钢材料的软区技术的生产工艺分为4个阶段：1）加热：将硼钢钢管加热至热处理所需要的温度；2）传输：将硼钢钢管传送至待冲压的模具中；3）成形：在高温下由模具冲压成形；4)淬火冷却：在不同区域控制不同的冷却速度，可以发生：a）硬区快速冷却（>25℃/s）。从奥氏体微观组织向马氏体微观组织的转变，得到强度和硬度极高、塑性较低的零件。其强度可以达到1500-2000MPa，塑性大于5%；b)软区慢速冷却（<25℃/s）。通过控制不同的冷却速度，在奥氏体组织转化的过程中，可以缓慢冷却，向铁素体和珠光体微观组织的转变，得到强度和硬度较高、塑性良好的零件；也可以较快冷却，向贝氏体微观组织的转变，得到强度和硬度很高、塑性适中的零件。其对应CCT相图如图1所示。可获得不同强度及塑性的硼钢材料典型分为：序号材料规格屈服强度(Mpa)抗拉强度（Mpa）延伸率（A50）硬度（HV2）1HS400400±50600±5015%170-2202HS550550±50750±507%220-2553HS700700±50900±506%270-3004HS11501150±501500±505%400-520该类硼钢最常见一种可达到1500MPa强度（HS1150）的化学成分为： CSiMnPSCrBmin0.200.201.00--0.150.0015max0.250.351.300.0250.0150.250.0050目前常见的获得以上热成型系列软区的加工工艺为模具加热法，即首先将模具预热至370-700℃的工艺温度，再对工件进行加热、传输、成形、保温，通过控制成形和保温的时间，进而达到对冷却速度的控制，得到不同的软区组织。这种工艺模具及相关设备比较复杂、能耗比较高，成本偏高；模具中为高温加热状态对零件高压成形，圆角磨损严重，模具寿命短。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102162574，公开日2011-08-24，公开了一种超高强钢激光拼焊板及其成形工艺，将超高强钢与高强钢根据所需形状激光拼焊，然后将所得的焊板送进有保护气体的炉中加热到920-940℃，至少持续5分钟，充分奥氏体化，再将奥氏体化后的焊板转移到压力机快速合模、成形，然后保压淬火冷却至100-150℃，随室温冷却制得所需零件。但该技术是通过将不同料厚的材料焊接在一起实现控制零件机械性能，增加了激光焊接工序，工艺链更长，成本也更高昂。中国专利文献号CN201180036260，公开日2013-03-27，公开了一种用于将钢板制成的工件热成型和局部加压淬火的成型工具和方法，该专利技术涉及一种用于对由钢板制成的工件进行热成型和局部加压淬火的成型工具和方法，其中工件在成型前进行加热并且接着在具有凹模和凸模的成型工具中热成型，成型工具还具有冷却设备。其方法的特征在于，在成型工具的关闭状态下，工件与成型工具的凹模和凸模的接触面之间的接触局部地通过活动的凹模部分和活动的凸模部分从关闭位置到打开位置的分开移动而断开。凹模由一个第一凹模部分和至少一个相对于第一凹模部分能够移动的第二凹模部分构成，而凸模由一个第一凸模部分和至少一个相对于第一凸模部分能够移动的第二凸模部分构成，其中至少一个能够移动的第二凹模部分和至少一个能够移动的第二凸模部分与打开设备共同作用，该打开设备导致至少一个第二凹模部分和至少一个第二凸模部分与工件接触的关闭时间比第一凹模部分和第一凸模部分短。但该技术的缺陷在于：从目的上说，该方法是对现有软区技术的常规做法—将模具加热到370-700℃—的改良，目的是减小模具加热后在生产中的磨损，或者减少加热设备，但仍然需要对模具进行加热，属于冷却介质的温度控制技术。从模具结构上说，该技术要求活动的凸模和凹模内部设置加热装置，因而结构复杂。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种热成形钢管分段强化类零件的压力冷却工艺及模具伺服装置，通过模具内伺服缸装置的压力控制，动态调节工件所受冷却保压压力的大小和时间，进而控制各区域的冷却速度，从而得到满足产品设计需要的各区域不同材料机械性能的工件。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种热成形钢管分段强化类零件的压力冷却工艺，其步骤包括：步骤1，压机、模具准备：在上模和/或下模内设置工作压力、工作时间、工作速度可调的伺服缸；所述的伺服缸及其伺服控制系统根据工件大小、形状、厚度等的不同，在成形、保压过程中在伺服缸最大最小压力范围内，每组伺服缸通过各自独立的伺服系统控制其输入时间—保压力参数曲线，任意的和实时动态的调节伺服缸的压力和/或速度。步骤2，预热：将硼钢管材加热至850℃以上，使钢管均匀奥氏体化；所述的预热时间优选为：4-1200s，随加热方式及管材镀层类型变化而不同。步骤3，传输：将加热好的硼钢由加热装置传送至热成型压机内，实现对工件的传输和过程性冷却处理；所述的过程性冷却处理，指从加热装置传输至热成形压机的过程中，不论采用自然室温、恒温、还是保温装置等手段，将工件置于某温控环境中，工件到达热成形压机时的温度都低于在加热装置中的温度，是冷却过程。其冷却速度优选为5-25℃/s；所述的传输的时间控制，通过加热装置与压机之间的距离设计，以及传输装置的速度调节来实现。加热装置与压机之间的传输时间为0.1-20s，其总传输距离优选为0.5-8m。传输装置为输送带和/或机械手，速度调节优选为0-5m/s。步骤4，成形：热成形模具在450-850℃环境下由压力机驱动，由上死点向下运动至完全闭合，将工件成形为指定产品形状。步骤5，冷却保压：热成形模具在压机的驱动下保持模具完全闭合的下死点位置不变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热成形钢管分段强化类零件的压力冷却工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，模具准备：在上模和/或下模内设置工作压力、工作时间、工作速度可调的伺服缸及其控制系统；步骤2，预热：将硼钢管材加热至850℃以上，使管材均匀奥氏体化；步骤3，传输：将加热好的硼钢由加热装置传送至热成型压机内，实现对工件的传输和过程性冷却处理；步骤4，成形：工件在450?850℃环境下置于热成型模具中由压力机驱动，由上死点向下运动至完全闭合，将工件成形为指定产品形状；步骤5，保压冷却：热成形模具在压机的驱动下保持模具完全闭合的下死点位置不变，压机提供的保压力也保持不变，分段强化各区域压力由模具内对应位置的伺服缸动态调节，实现对不同区域的淬火冷却速度差异化控制。

【技术特征摘要】
1.一种热成形钢管分段强化类零件的压力冷却工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，模具准备：在上模和/或下模内设置工作压力、工作时间、工作速度可调的伺服缸
及其控制系统；
步骤2，预热：将硼钢管材加热至850℃以上，使管材均匀奥氏体化；
步骤3，传输：将加热好的硼钢由加热装置传送至热成型压机内，实现对工件的传输和过
程性冷却处理；
步骤4，成形：工件在450-850℃环境下置于热成型模具中由压力机驱动，由上死点向下
运动至完全闭合，将工件成形为指定产品形状；
步骤5，保压冷却：热成形模具在压机的驱动下保持模具完全闭合的下死点位置不变，压
机提供的保压力也保持不变，分段强化各区域压力由模具内对应位置的伺服缸动态调节，实现
对不同区域的淬火冷却速度差异化控制。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，步骤1中所述的伺服缸及其控制系统根据工
件大小、形状、厚度的不同，在成形、保压过程中在伺服缸最大最小压力范围内，每组伺服缸
通过各自独立的伺服系统控制其输入时间—保压力参数曲线，任意的和实时动态的调节伺服缸
的压力大小和持续时间，实时变化不同区域的淬火保压力。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，步骤3中所述的过程性冷却处理，指从加热
装置传输至热成形压机的过程中，将工件置于温控环境中，工件到达热成形压机时的温度都低
于在加热装置中的温度，且冷却速度为5-25℃/s。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，步骤3中所述的传输的时间控制，通过加热
装置与压机之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈扬，
申请(专利权)人：无锡红弦汽车轻量化科技有限公司，陈扬，周永平，
类型：发明
国别省市：