[发明专利]高强钢热成形塑性分布控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体地指一种高强钢热成形塑性分布控制方法及其装置。

技术背景

近年来，随着对汽车轻量化、节能减排和安全性的要求日益提高，超高强度钢越来越多的被用于车体的重要结构件和安全零部件的制造，如A柱、B柱和防撞梁等。由于高强度钢板冷冲压成形后的强度可达1300～1700MPa，所需的成形载荷大，成形后零件的回弹难以控制，导致零件尺寸和形状稳定性变差。因此，使用高强度钢板来成型汽车安全件时，普遍采用热成形方法。

在汽车安全件应用中，零件力学性能需要与车身安全需求相匹配，不同区域需要不同的强度来满足整体安全性需求，即有些区域需要高强度，而有些区域需要高塑性来吸收碰撞能量。此外，通过控制强度分布还可以降低零件的切边以及打孔难度。

为满足在局部区域实现高强度或高塑性的需求，目前已经有拼焊板(TWB)和特殊轧制的连续变截面薄板(TRB)两种技术。拼焊板即将不同成分不同性能的钢板通过激光拼焊在一起，但拼焊板毛坯加工成本高，焊缝位置难以确定，冲压工艺中焊缝处成形极限难以确定。连续变截面薄板技术即差厚板技术，通过轧制得到厚度不一的板材，但同一规格(轧制成分、力学性能和宽度相同)的小批量连续变截面轧板生产成本高，而且难以实现曲线拼接、三维拼接和扩宽拼接。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种高强钢热成形塑性分布控制方法及其装置，该装置和方法能使高强度钢板实现在不同区域获得不同强度和塑性。

为实现此目的，本发明所设计的高强钢热成形塑性分布控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将模具的加热区加热到指定温度；

步骤2：将坯料置于加热炉中加热使坯料奥氏体化，并将坯料保温4~6分钟；

步骤3：将坯料从加热炉中取出，同时在2～4秒内将坯料移至模具上，根据实际需要将坯料的一部分置于模具的加热区，坯料的另一部分置于模具的冷却区；

步骤4：压力机向下运动，带动模具合拢，使模具内的坯料成型，位于模具加热区内的成型坯料保压淬火10～20秒；位于模具冷却区内的成型坯料冷却到马氏体转变温度，得到完全的马氏体组织；与模具加热区接触的成型坯料区域受温度差的影响，冷却速率明显低于与模具冷却区接触的成型坯料区域，因此最后的到为混合组织，强度下降塑性提高。

进一步地，所述步骤2中，坯料奥氏体化温度为900～950℃。

进一步地，所述步骤4中，位于模具冷却区内的成型坯料冷却到马氏体转变温度的冷却速率为50℃/s～100℃/s。

进一步地，所述步骤1中的指定温度为30～450℃。

一种高强钢热成形塑性分布控制装置，其特征在于：它包括可控硅、控制器、热电偶、下模座板、加热棒、铺设在下模座板上的下耐压隔热板、并排设置在下耐压隔热板上的下模加热区镶块和下模冷却区镶块、与下模加热区镶块匹配的上模加热区镶块、与下模冷却区镶块匹配的上模冷却区镶块，其中，所述下模加热区镶块内开设有沿宽度方向贯穿下模加热区镶块的多个加热棒孔穴，所述上模加热区镶块内也开设有沿宽度方向贯穿上模加热区镶块的多个加热棒孔穴，上述加热棒孔穴内设有加热棒，所述下模加热区镶块或上模加热区镶块侧壁的上部设置热电偶，所述每个加热棒均连接可控硅的控制信号输出端，可控硅的控制信号输入端连接控制器的信号输出端，控制器的信号输入端连接热电偶。

进一步地，所述下模座板上设有板料限位杆，所述板料限位杆位于下模加热区镶块的一侧。

进一步地，所述下模座板的四个角分别设置有导柱，所述每个导柱外设有导套。

进一步地，所述下模冷却区镶块设有贯通下模冷却区镶块宽度方向的冷却水道。

进一步地，所述下模座板和下耐压隔热板上均开设有对应的下模冷却区镶块安装长孔，所述下模冷却区镶块通过螺栓安装在下模冷却区镶块安装长孔上。

更进一步地，它还包括上耐压隔热板，所述上模加热区镶块和上模冷却区镶块并排设置在上耐压隔热板上，所述上耐压隔热板上开设有上模冷却区镶块安装长孔，所述上模冷却区镶块通过螺栓安装在上模冷却区镶块安装长孔上。

本发明的设计原理为：利用分块的模具来实现冷却速率的控制，模具包括加热区和冷却区，加热区模具通过加热装置加热到指定温度，减小模具与接触零件区域的温度差，从而降低该区域的零件冷却速率，得到非完全的马氏体组织，实现组织的软化。同时，针对过渡区对零件整体力学性能的影响，设计了可活动式的冷却区，使得加热区和冷却区模具间隙可以调整。