[发明专利]超高强钢高温拼接淬火成形工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高强钢高温拼接淬火成形工艺及装置。

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。超高强钢的研究和使用，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，超高强钢板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。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。另外，最新提出来的激光拼焊板热冲压技术将不同力学属性或不同厚度的高强钢拼焊到一起，然后进行热冲压成形，一方面可获得拼焊板带来的降低车体重量、提高装配精度、简化装配步骤等优点；另一方面兼顾热冲压成形的优势，进一步提高超高强钢板的成形性和最终产品的尺寸精度，从而提高汽车抗碰撞性，更好地满足安全及节能减排的迫切需求。

中国专利CN101288889公开了《一种超高强度钢热冲压成型工艺及成型模具》，该模具包括上模座和固定在上模座上的凸模、下模座和固定在下模座上的凹模，凹模中设有冷却水通道，冷却水通道与一个冷却水循环系统相连接。中国专利CN201231286Y公开了一种《汽车车身零件用热冲压成型模具》，该模具包括上底板、下底板、凹模、凸模、压料圈。冷却液在凸模、凹模型面内循环流动。凸模、凹模采用镶块结构，镶块材料选用高强度的热作模具钢。该类专利所提工艺及模具结构生产的零件只具有高强度，无法满足防撞类零件吸能性的要求。

中国专利CN101486062A公开了一种《高强度钢零件的热成形和切边一体化工艺及模具》，该模具包括上模、下模、上切边工具和下切边工具，在上下模中设有冷却水道上模的上端安装有上模油缸，上模油缸的活塞杆与上切边工具连接，下模的底部安装有下模油缸，下模油缸的活塞杆与一顶杆的下端连接，顶杆的上端与下切边工具连接。该结构利用模具内部的切边工具对热成形零件进行切边。该工艺增加了热成形模具的复杂程度，并且切变力和切变位置受到热成形模具结构的限制。

中国专利CN101717850A公开了《一种超高强度钢板冲压前的热处理拼接工艺及装置》，该工艺根据所要成形的零件的性能要求，对超高强度钢板不同要求区域利用不同的冷却方式进行热处理。该装置包括不同的冷却模块和保温退火模块，各模块紧密排列在一起。该发明可以使同一钢板的不同区域具有不同的机械性能，得到各处性能存在差异的拼合钢板。该发明获得的是性能各异的拼合钢板，为了获得性能各异的成形零件，需要结合后续的冷冲压工艺。工序繁琐之外，由于发明装置的限制，无法获得复杂类、性能任意拼接零件。

中国专利CN101961744A《拼焊板的成形方法及其装置》，该工艺及装置能够实现零件中不同厚度、强度钢板的结合，从而降低车重的同时提高零件的吸能性。但拼焊技术也有其缺陷：焊缝的移动会造成钢板成形性能的下降、焊缝的移动会造成模具表面的磨损、激光拼焊设备价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种超高强钢高温拼接淬火成形工艺及装置，在成形及模内冷却过程中零件不同的区域进行程度不一的热传递，使得成形零件的强度和硬度能够按需分布，实现了材料的高强度和吸能性的完美结合，而且能够降低设备的投资，减少生产工序，提高生产效率，产品质量易于控制。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种超高强钢高温拼接淬火成形工艺，包括以下步骤：

1)将电加热棒通电，依靠温度控制系统采集热电偶的温度信息，进而控制继电器的通断，从而获得需要的模具温度400～500℃，在此温度下保温5～10分钟，确保模具各处的温度均匀分布；

2)同时开启供水系统，确保冷却水道水流平稳；

3)热电偶定时采集温度信息，确保模具各处温度达标；