超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法技术

本发明专利技术涉及一种超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法，包括以下步骤：S1、工件的预成型：将1000MPa以上的超高强钢材料在常温下进行折弯处理，将板材折弯成为结构件对应的形状；S2、板件之间的焊接处理：将步骤S1中处理好的板件通过激光熔丝焊连接在一起，并通过矫正将工件成型；用成形系数k来表示送丝速度和焊接速度间比值，激光功率为P，2400W≤P≤2800W，成形系数取1.5≤K≤1.7，在焊接过程中激光功率与成形系数之间的比值n＝P/K；S3、将成型好的工件进行淬火处理，通过压淬的方式来控制变形。本发明专利技术可以在不使用热冲压模具的情况下，对超高强钢的构件进行小批量的生产，精确控制成型构件的精度和性能，并可以大幅度的节省结构件生产过程中的成本。产过程中的成本。产过程中的成本。

【技术实现步骤摘要】
超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法


[0001]本专利技术涉及汽车零部件生产领域，更具体地说，涉及一种超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法。

技术介绍

[0002]随着节能减排的话题被广泛的重视，轻量化技术在各个行业的应用也越来越广泛。为适应轻量化技术的逐步推进，各种零部件的生产也需要不断改进技术的同时保证其本身的性能和质量要求。选择超高强钢和热处理工艺可以大幅度提高材料强度的同时有效的降低产品的质量。
[0003]对于1000MPa以上的超高强钢材料，由于材料在成型的过程中需要进行热处理淬火工艺，淬火的过程极易发生变形，所以目前针对这种材料的加工，都采用热冲压的方式，在专用的模具上对材料进行热冲，同时在模具内部进行淬火冷却过程。但是对于一些封闭类的结构件，无法使用专有的模具成型，所以对于这一类结构件就无法使用热冲压工来成型。另外对于热冲压来说，必须要针对构件来生产出对应的专有模具，使得整个工序的成本极大的增加，尤其对于小批量生产的构件，热冲压工艺不适应于这类零件的生产。对于超高强钢材料本身来说，需要进行热处理才能使其强度达到要求，但热处理又会使得构件发生大变形。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法，可以在不使用热冲压模具的情况下，对超高强钢的构件进行小批量的生产，精确控制成型构件的精度和性能，并可以大幅度的节省结构件生产过程中的成本。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法，包括以下步骤：
[0006]S1、工件的预成型：将1000MPa以上的超高强钢材料在常温下进行折弯处理，将板材折弯成为结构件对应的形状；
[0007]S2、板件之间的焊接处理：将步骤S1中处理好的板件通过激光熔丝焊连接在一起，并通过矫正将工件成型；用成形系数k来表示送丝速度和焊接速度间比值，激光功率为P，2400W≤P≤2800W，成形系数取1.5≤K≤1.7，在焊接过程中激光功率与成形系数之间的比值n＝P/K；
[0008]S3、将成型好的工件进行淬火处理，通过压淬的方式来控制变形。
[0009]按上述方案，在步骤S1中，折弯时所加工超高强钢板厚小于6mm，并且折弯模具间隙h与板厚t之间的关系为1.1t≤h≤1.5t。
[0010]按上述方案，在步骤S1中，摩擦系数位于0.1
‑
0.2之间，冲压速度为600
‑
800mm/s。
[0011]按上述方案，在步骤S1中，折弯时折弯圆角半径r与板厚t之间满足以下关系：对于板厚3mm≤t≤6mm的超高强钢板材，r＝2t；对于板厚0≤t≤3mm的超高强钢板材，r＝2.5t。
[0012]按上述方案，在步骤S3中，淬火时构件的保温温度控制在780℃
‑
920℃之间。
[0013]按上述方案，在步骤S3中，淬火时保温时间t满足5min≤t≤15min，转移时间小于30s。
[0014]实施本专利技术的超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法，具有以下有益效果：
[0015]1、本专利技术可以在不使用热冲压模具的情况下，对超高强钢的构件进行小批量的生产，可以大幅度的节省结构件生产过程中的成本。
[0016]2、本专利技术在零件的折弯工艺中，考虑到了超高强钢的性能参数，可以使材料在冷态下实现成型。
[0017]3、本专利技术焊接过程对超高强钢使用了激光填丝焊，并且严格控制了激光功率，使得焊缝处强度在淬火之后仍然可以满足要求。
[0018]4、本专利技术对构件进行淬火热处理时，有效的控制了工件的变形量以及处理之后构件的性能，使得最终的产品具有精度高、性能好的特点。
[0019]综上所述，本专利技术方法可以针对需要热处理的超高强钢的材料，先进行折弯焊接成型，然后通过压淬、控制温度等手段保证后续淬火的变形量，从而实现构件的成型。该方法具有成型过程简单有效、生产过程不需要专用模具、生产成本低、产品质量良好的优点。
附图说明
[0020]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0021]图1是本专利技术超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法的流程图。
具体实施方式
[0022]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0023]如图1所示，本专利技术提供一种超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法，包括以下步骤：
[0024]S1、工件的预成型：将超高强钢材料在常温下进行折弯处理，将板材折弯成为结构件对应的形状。对于超高强钢材料的结构件，板厚一般t≤6mm，对于这类工件冷态下的折弯，一方面是控制折弯过程中圆角处的材料的减薄而导致的零件起皱现象，另一方面是控制折弯之后板料的回弹。一般可以从控制模具间隙、摩擦系数、冲压速度以及折弯半径来对这两方面问题进行有效控制。
[0025]模具间隙h即最终压下量结束后折弯上模与折弯下模之间的距离，理想状况下应为板料的厚度t，而实际上，由于各种因素的存在，往往不能够保证在理想的模具间隙，出现或大于或小于板料厚度的模具间隙的情况，因此也会对折弯角度造成一定的影响。然随着模具间隙的增大，最大减薄量逐渐减小；但随着模具间隙的增大，回弹角逐渐增大。当模具间隙与板厚之间的关系为h＝2t时，回弹角达到最大，说明过大的模具间隙会导致钢板折弯后的回弹角过大。所以应合理选择模具间隙，当模具间隙满足1.1t≤h≤1.5t时，减薄现象和回弹现象都较小，满足生产的要求。
[0026]冲压速度和摩擦系数对板料的减薄现象影响不大，但随着冲压速度的增大和摩擦系数的减小，折弯后的回弹角度会发生相应的减少，综合考虑折弯过程的成型难度，选择摩
擦系数0.1
‑
0.2之间，冲压速度选择600
‑
800mm/s。
[0027]随着上下模圆角半径的增大，减薄量逐渐减小，板件折弯的回弹值逐渐增大，而且增大的幅度很大。但回弹角会随着板厚的增大而减小，所以选择合理的圆角半径和板厚关系就可以合理的控制板材的减薄量和回弹值。对于板厚低于6mm的超高强钢板材，一般可以选择r＝2t左右就可以合理的控制成型的性能。
[0028]S2、板件之间的焊接处理：将上述工序中处理好的板件通过焊接处理连接在一起，并通过一定矫正将工件成型。为保证焊缝处强度在后续热处理工序之后仍然能保证强度，所选焊接方式为激光熔丝焊。对超高强钢如果使用传统的气体保护焊，焊接后焊缝的强度高于母材强度，对试样进行淬火后拉伸试验，在焊缝处断裂，对于受力的结构件来说，这种焊接方式的焊缝处强度达不到要求。采用激光填丝焊接工艺能够有效解决这一问题，激光功率、送丝速度和焊接速度对超高强钢的焊接质量有着很大的影响。当激光功率过低时，单位时间热输入小，没有足够的能量母材熔化，会出现未焊透、侧壁未熔合等缺陷。当激光功率足够高，焊缝成形良好，焊缝的抗拉强度高于母材。用成形系数k来表示送丝速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、工件的预成型：将1000MPa以上的超高强钢材料在常温下进行折弯处理，将板材折弯成为结构件对应的形状；S2、板件之间的焊接处理：将步骤S1中处理好的板件通过激光熔丝焊连接在一起，并通过矫正将工件成型；用成形系数k来表示送丝速度和焊接速度间比值，激光功率为P，2400W≤P≤2800W，成形系数取1.5≤K≤1.7，在焊接过程中激光功率与成形系数之间的比值n＝P/K；S3、将成型好的工件进行淬火处理，通过压淬的方式来控制变形。2.根据权利要求1所述的超高强钢汽车薄壁结构件的成型方法，其特征在于，在步骤S1中，折弯时所加工超高强钢板厚小于6mm，并且折弯模具间隙h与板厚t之间的关系为1.1t≤h≤1.5t。3.根据权利要求1所述的超高强钢汽车薄壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱春东，康永旺，吴饶福，夏曦，余中全，
申请(专利权)人：随州武汉理工大学工业研究院，
类型：发明
国别省市：