一种生产变强度热成型零件的方法及模具的下模座技术

本发明专利技术涉及热成型领域，公开了一种生产变强度热成型零件的方法及模具的下模座，该方法如下：将完全奥氏体化的板材原料放入生产热成型零件的模具中进行冲压；在冲压的过程中，将板材原料中需要加工成高强度的区域以大于板材原料的淬火临界速率V的冷却速率V1快速冷却至小于T3℃，得到只具有马氏体微观组织的高强度区域；将板材原料中需要加工成弱强度的区域以小于V的冷却速率V2冷却至预设温度范围T4~T5℃内，得到同时具有奥氏体、贝氏体和/或珠光体微观组织的弱强度区域；保压预设时间段t2后结束冲压，得到变强度热成型零件。与现有技术相比，本发明专利技术对零件中不同强度要求的区域温度控制灵活有效，过渡区域窄，能够尽量避免零件报废。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热成型领域，特别涉及一种生产变强度热成型零件的方法及模具的下模座。
技术介绍
变强度热成型零件，指的是在同一热成型零件中存在不同的强度区域。如在部分汽车零件中，希望在同一零件中，部分区域抗拉强度大于1300MPa，以实现超高的强度；而另一部分区域强度小于800MPa，以实现局部区域强度弱化，进而实现撞击溃缩并吸收撞击會κΜ。目前通常使用一种牌号为22MnB5的硼钢作为热成型生产的原材料，抗拉强度约为600MPa，微观组织为铁素体-珠光体。如图1所示，生产时，首先将原材料的卷材经过落料工序冲裁出所需要的板材形状；然后通过自动化机械手将板材送入加热炉中；在加热炉中，板材被加热至930 °C?950 0C保温至少5min使其持续奥氏体化；红热的板材经过生产线的自动化传送装置传递至模具内进行冲压，传递时间约为8s，经过冷的、封闭的模具内部进行冷却淬火并进行保压，保压时间约为8?12 S，压力约为40MPa ;此时冷却速率超过最小的临界速率27K /s，当快速冷却到温度低于400°C时，材料进行充分的马氏体组织转变，获得抗拉强度高达1500MPa的高强度、高硬度、低回弹的热成型零件。22MnB5热成型材料的CCT曲线如图2所示，由此图可知，使用不同的冷却速率冷却该热成型材料可得到不同的材料微观组织，并且不同微观组织在产品中的含量不同。随着冷却速率的增大，得到的材料硬度也随之提高。目前热成型生产过程中，通过控制模具的冷却水流速来使零件的冷却速度小于淬火临界速度27K/S，使零件成型过程中的材料相变避免进入奥氏体+贝氏体区(图中A+B)，保证材料充分的进行马氏体相变(图中M)，得到要求的产品材料硬度、屈服强度和抗拉强度。通过分析上面的热成型材料CCT曲线，我们可以得出结论:理论上来讲，通过控制材料的降温速率，我们能够得到不同的材料微观组织。考虑到热成型生产过程中的板料加热、板料传递、冲压淬火等因素，并且红热化的板材原料暴露在空气中时冷却速度约10?15°C/S，板材原料暴露在空气中的过程中均匀冷却并且不能得到预期的材料性能。虽然现在已经出现很多控制板材原料局部区域冷却速率的方法，但是大多无法准确控制，效果不好。
技术实现思路
专利技术目的:针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种生产变强度热成型零件的方法及模具的下模座，对强度要求不同的区域温度控制灵活有效，过渡区域窄，能够尽量避免零件报废。技术方案:本专利技术提供了一种生产变强度热成型零件的方法，包含以下步骤:S1:将用于加工所述变强度热成型零件的板材原料加热至！\~IVC并保温至少tpin，使其完全奥氏体化；S3:在所述冲压的过程中，将所述板材原料中需要加工成高强度的区域以大于所述板材原料的淬火临界速率V的冷却速率速冷却至小于T 30C，得到只具有马氏体微观组织的高强度区域；将所述板材原料中需要加工成弱强度的区域以小于所述V的冷却速率V2冷却至T 4~T5°C，得到同时具有奥氏体、贝氏体和/或珠光体微观组织的弱强度区域；S4:保压预设时间段t2后结束冲压，得到所述变强度热成型零件。本专利技术还提供了一种生产变强度热成型零件的模具的下模座，包括总控制器、下模座成型块、辅助加热装置、温度检测装置、温度控制器、温度控制块、流速控制器和冷却水发生器；所述下模座成型块包含至少一个弱区成型块和至少一个高区成型块，所述弱区成型块压紧固定在所述温度控制块上方，所述辅助加热装置和所述温度检测装置均固定在所述弱区成型块内且均与所述温度控制器电连接，所述温度控制器和所述流速控制器均与所述总控制器信号连接；所述冷却水发生器与所述高区成型块中的冷却水管连通，所述冷却水发生器还通过所述流速控制器与所述温度控制块中的冷却水管连通。进一步地，所述的生产变强度热成型零件的模具的下模座还包含保温层，所述保温层包裹在所述弱区成型块的侧壁一周。进一步地，所述辅助加热装置包括加热丝、导热材料和线缆，所述导热材料包裹在所述加热丝外部，所述加热丝通过所述线缆与所述温度控制器电连接。优选地，所述板材原料为牌号为22MnB5的硼钢；所述1\=900，所述T2=950，所述&=5，所述 V= 27k/s，所述 T3=400°C，所述 T4=400°C，所述 T5=500°C，所述 t2=8~12s。优选地，所述变强度热成型零件中的弱强度区域与高强度区域之间的过度区域宽度为 20~50_。工作原理及有益效果:在需要生产变强度热成型零件时，首先将板材原料完全奥氏体化，在将板材原料奥氏体化的同时，通过温度控制器控制辅助加热装置将弱区成型块加热到T4~T5°C，然后将红热化的板材原料转移到模具的下模座成型块上，并保证将板材原料中需要加工成高强度的区域放置在下模座成型块中的高区成型块上方、需要加工成弱强度的区域放置在弱区成型块的上方，然后对其进行冲压，在冲压的过程中，冷却水发生器发生的冷却水的一部分以一定的流速流入高区成型块中的冷却水管内，该流速要能够保证V1> V,以保证冷却后能够得到只具有马氏体微观组织的高强度区域；冷却水发生器发生的另一部分冷却水先经过流速控制器控制流速后再流入弱区成型块下方的温度控制块中的冷却水管内，经过流速控制器控制后的冷却水的流速要能够保证V2< V，以保证冷却后能够得到同时具有奥氏体、贝氏体和/或珠光体微观组织的弱强度区域，为了保证弱强度区域的材料性能，该区域的板材原料温度要一直保持在T4~T5°c，该温度范围是通过总控制器、辅助加热装置、温度检测装置、温度控制器以及流速控制器配合实现，控制方式如下:当温度检测装置检测到弱区成型块的板材原料温度小于1\时，温度控制器就能够控制辅助加热装置对弱区成型块进行加热，以对弱区成型块上方的板材原料进行加热，同时总控制器能够控制流速控制器减小冷却水发生器发生的冷却水的流速，即降低V2;当温度大于T 4小于丁5时，温度控制器能够控制辅助加热装置停止加热，总控制器能够控制流速控制器保持冷却水发生器发生的冷却水的流速恒定，即尽量保持V2恒定；当温度大于T 5时，总控制器能够控制流速控制器增大冷却水发生器发生的冷却水的流速，即增加V2，但始终要保持％小于V;可见，通过本专利技术模具的下模座结构，可以在高温的板材原料接触到常温的弱区成型块之前就将弱区成型块先由室温加热至T4~T5°C范围内，避免热的板材原料接触到常温的弱区成型块而出现开裂，降低零件报废率；而高区成型块中冷却水管内的水流速度一直很高，所以对与高区成型块接触的高温板材原料的冷却速度非常快，二者接触后的高区成型块的温度会很快降低，二者温差不会太大，可以忽略不计，因此也不会对板材原料造成报废影响；上述控温过程的主要目的是为了保证加工完成后弱强度区域板材原料的材料性能符合预期。通过上述过程的描述可见，通过本专利技术中方法与设备的配合使用，能够对下模座成型块中弱区成型块的温度和冷却速率％进行精确、及时、有效地控制，进而对弱区成型块上方的板材原料的温度和冷却速率进行精确、及时、有效地控制，使得加工成的变强度热成型零件能够达到预期的效果，零件中高强度区域和弱强度区域之间的过度区间窄。【附图说明】图1为热压生产的流程图； 图2为牌号为22MnB5的硼钢的CCT曲线； 图3为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产变强度热成型零件的方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：将用于加工所述变强度热成型零件的板材原料加热至T1~T2℃并保温至少t1min，使其完全奥氏体化；S2：将完全奥氏体化的所述板材原料放入生产热成型零件的模具中进行冲压；S3：在所述冲压的过程中，将所述板材原料中需要加工成高强度的区域以大于所述板材原料的淬火临界速率V的冷却速率V1快速冷却至小于T3℃，得到只具有马氏体微观组织的高强度区域；将所述板材原料中需要加工成弱强度的区域以小于所述V的冷却速率V2冷却至T4~T5℃，得到同时具有奥氏体、贝氏体和/或珠光体微观组织的弱强度区域；S4：保压预设时间段t2后结束冲压，得到所述变强度热成型零件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：辛宪秀，
申请(专利权)人：上海凌云汽车模具有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31