[发明专利]一种超高强钢激光拼焊板及其成形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车用超高强钢的设计及其成形工艺，属于材料加工技术领域。

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，以及人们对轿车的安全性、可靠性、舒适性等要求的提高，各大汽车制造商努力从改善汽车的结构设计和寻找新的替代材料两个方面减轻汽车的重量；不断改进和采用新的零件制造工艺，提高产品的质量。

拼焊板(Tailor Welded Blanks，TWBs)是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢板焊接成一块，以满足零部件对材料性能的不同要求。激光焊接凭着多项显著的优点，非常适合用于生产拼焊板。采用激光拼焊板不仅降低了整车的制造成本、物流成本、整车重量、装配公差、油耗和废品率，而且减少了外围加强件数量，简化了装配步骤及工艺。激光拼焊板在内覆盖件、外覆盖件和骨架件制造中有着广阔的应用前景。

拼焊板的使用虽带来了诸多好处，但也存在众多技术上难题：激光拼焊板由于焊缝及热影响区与母材在微观组织及宏观力学性能上的差异导致成形性能下降；传统的激光拼焊板成形工艺为冷成形，焊缝的移动导致模具的磨损加重，尤其对于高强钢，模具的寿命问题尤为突出。并且焊缝的不良移动能改变应力应变分布，使产品出现回弹、破裂等缺陷。目前激光拼焊板主要应用于高强钢及以下(＜700Mpa)的钢种，较难应用于超高强钢。

作为新材料，先进高强钢即高强钢(Advanced High-Strength Steels，AHSS)和超高强钢(Ultrahigh-Strength Steels，UHSS)的研究和使用，提高了汽车的碰撞性能，实现了轻量化的要求。但是，超高强钢在室温下变形能力很差。一方面，超高强钢板强度高，在室温下塑性变形范围很窄，所需冲压力大，容易开裂；另一方面，冲压成形后零件回弹增加，导致零件尺寸和形状稳定性变差。因此传统的冷冲压方法难以解决超高强钢在汽车车身制造中遇到的问题。近几年，国外学者开发出一种新的(超)高强钢板加热成形工艺-热冲压成形技术。在热冲压工艺中，AHSS和UHSS板料在加热炉中被加热到奥氏体化温度(900～950℃)，并在奥氏体区保持5分钟，然后将板料转移到压力机，在冲压模具中同时进行冲压成形和淬火，使成形零件获得100％马氏体组织。采用热冲压工艺后，尤其是轿车车身及结构件所用钢板的厚度可以降低，同时由于部件强度得到大幅度提高，车身上的加强板、加强筋可以大量减少，从而降低了车身的重量。由于采用热加工工艺，钢板的热变形能力得到大幅度提高，并且冲压变形所需的压力相对降低，一般而言热冲压轧机的吨位800t即可满足生产需要。因此，与其他成形工艺相比，板料的热冲压成形具有以下优点：变形抗力小、塑性好、成形极限高、易于成形；能够生产具有复杂几何形状的工件，成形零件具有良好的尺寸精度；配以合适的热处理方式，可使板料发挥其最佳的性能，为汽车提供高质量的零部件。

近几年，虽然国内外在激光拼焊板和热冲压技术方面做了许多研究工作，但研究对象仅限于现有技术的领域禁锢单独面向拼焊板冷成形或(超)高强钢板热冲压成形，针对(超)高强钢激光拼焊板的热冲压工艺研究成果未见报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足和偏见，提出一种超高强钢激光拼焊板及其成形工艺，通过(超)高强钢激光拼焊板热冲压实现了高强钢和拼焊板的完美结合。

一种超高强钢激光拼焊板，它由超高强钢与高强钢激光拼焊而成。

所述的超高强钢抗拉强度大于1200MPa，所述的高强钢抗拉强度在300-1000MPa。

所述的超高强钢优选宝钢产冷轧钢B1500HS；所述的高强钢优选宝钢产冷轧钢HC340。

所述的超高强钢激光拼焊板可用于汽车B柱加强件、A柱加强件、保险杠加强件、前纵梁、发动机支架横梁等结构件/骨架件的生产。

一种超高强钢激光拼焊板的成形工艺，包括步骤如下：

(1)将超高强钢与高强钢分别拆剪成所需形状并激光拼焊；

(2)将步骤(1)得的焊板送进有保护气体的炉中加热920～940℃，至少持续5分钟，充分奥氏体化；

(3)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℃；

(4)随室温冷却，激光切割、冲孔。