[发明专利]一种高强钢管材热成形时控制强度分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强钢管件的热成形方法，具体涉及一种热成形时控制高强钢管件强度分布的方法。 

背景技术

在航空航天领域及汽车制造等行业，结构的轻量化已成为最重要的目标之一。实现结构轻量化的主要途径，一是进行结构的优化设计，利用复杂、整体的构件代替以往分体成形、组装焊接的构件；二是采用铝合金、镁合金等比强度高的轻质材料，利用相同质量的材料提供更高的强度。 

在汽车制造业，随着对减重的要求日益迫切，一批高强度的钢材被开发出来，如双相(DP)钢、相变诱导塑性(TRIP)钢、马氏体(M)钢、复相(CP)钢、热成形(HF)钢、孪晶诱导塑性(TWIP)钢和热成形(HF)钢，这些材料所成形出零件的抗拉强度远远高于普通的钢材，所以此类材料也可称为轻质材料。热成形钢是一种含硼的可淬火成马氏体的钢，又称硼钢。成形前通过加热使坯料完全奥氏体化，然后在冷模内快速成形并淬火获得全部的马氏体组织，强度可达1500MPa甚至更高。目前国内硼钢以宝钢生产的BR1500HS为代表，国外的对应牌号为22MnB5。 

在实际应用过程中，在要求零件高强度的同时，往往还要求其整体或局部具有足够的塑性或韧性，以满足碰撞、连接等方面的要求。以往，可通过激光拼焊的方法，将不同种类、不同厚度的坯料焊接在一起然后变形，以得到合理强度分布的零件。但是由于异种材料的焊接比较困难，另外在焊接处材料的厚度等发生突变，常导致零件的成形困难或成形后零件的强度分布达不到要求。 

发明内容

本发明的目的是为解决不同种类、不同厚度的硼钢坯料焊接在一起然后变形以得到合理强度分布的管材，存在焊接处材料的厚度易发生突变，导致零件的成形困难或成形后零件的强度分布达不到要求的问题，而提供一种高强钢管材热成形时控制强度分布的方法。 

本发明的方法是通过以下步骤实现的： 

步骤一、将待成形的高强钢管坯放入加热器中，对高强钢管坯沿长度方向分为数个区域，数个区域分别为一区、二区和三区，加热器对应的一区、二区和三区采用不同或相同 的加热温度进行分区控制，加热器对应的一区、二区和三区采用不同或相同的加热时间进行分区控制； 

步骤二、将加热后的高强钢管坯在3～5秒内迅速转移至成形模具中，快速闭合成形模具并在1～3秒内完成高强钢管坯成形； 

步骤三、保持成形模具闭合，向成形模具上的冷却孔中通入冷却水降低其温度，使高强钢管材零件快速降温冷却实现淬火； 

步骤四、待淬火完成后，打开成形模具，取出所得变强度高强钢管材零件。 

本发明与现有技术相比具有以下效果： 

一、本发明通过对高强钢管坯1上的不同区域进行分区控制加热，使不同区域管坯的奥氏体化程度不同，从而实现对最终成形后高强钢管材零件7强度的控制和调节。由于温度分布具有一定的梯度，使得奥氏体化程度不会突变最终零件强度分布也平缓的过渡，避免了传统拼焊方法的性能突变，可使高强管板材零件7获得合理强度分布。二、成形具有变强度分布的高强钢管材零件，只需通过控制高强钢管坯不同区域的加热温度及加热时间，使其奥氏体化程度不同，成形后得到的组织和强度也不同，工艺更简单。三、本发明无需控制模具淬火时不同区域的冷却速度，模具结构更简单，成本低。 

附图说明

图1是具体实施方式一中步骤一的加热过程示意图；图2是具体实施方式一中步骤二高强钢管坯1从加热器2中转移至成形模具3的过程示意图；图3是具体实施方式一中步骤三对高强钢管坯1成形、淬火过程示意图；图4是具体实施方式十中步骤一a的实施过程示意图。 

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图3具体说明本实施方式的实现步骤： 

步骤一、将待成形的高强钢管坯1放入加热器2中，对高强钢管坯1沿长度方向分为数个区域，数个区域分别为一区A、二区B和三区C，加热器2对应的一区A、二区B和三区C采用不同或相同的加热温度进行分区控制，加热器2对应的一区A、二区B和三区C采用不同或相同的加热时间进行分区控制； 

步骤二、将加热后的高强钢管坯1在3～5秒内迅速转移至成形模具3中，快速闭合成形模具3并在1～3秒内完成高强钢管坯1成形； 

步骤三、保持成形模具3闭合，向成形模具3上的冷却孔4中通入冷却水降低其温度， 使高强钢管材零件7快速降温冷却实现淬火； 

步骤四、待淬火完成后，打开成形模具3，取出所得变强度高强钢管材零件7。