[发明专利]一种钢板电磁热冲压生产线及其热冲压成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属板材的冲压生产线及冲压成型方法，特别是涉及一种钢板的电磁热冲压生产线及其热冲压成型方法。

背景技术

高强度钢板由于具有较高的机械强度，在相同的条件下，减小钢板的厚度就能够满足其强度要求，或者原来需要两个零件的位置，现在一个零件就可以满足强度要求，借此高强度钢板冲压件能够有效地减轻车身重量，并且保证汽车的安全性能。但是与此同时，高强度也给汽车制造者带来了新的麻烦。高强度钢板随着屈服强度和抗拉强度的提高，其硬化指数n值和各向异性指数r值降低，冲压成形性能下降，各种成形缺陷凸显，不仅需要非常大的成形力，而且很难保证制件的尺寸精度，回弹特别严重。钢板的强度越高，成形难度越大，尤其是当强度超过1000MPa以上时，对于一些几何形状比较复杂的零件，使用常规的冷冲压工艺几乎无法成形。

热冲压成形技术是专门用于制造超高强度钢板冲压件的新型成形方法，其主要原理是将板料预先加热到奥氏体化温度以上，然后在模具中迅速成形同时淬火，所得到的零件强度高，尺寸精度好，能够有效的减轻车身重量，提高汽车的安全性能。热冲压成形模具兼具成形和淬火的双重功能，是热冲压成形技术的核心装备。现有技术中的热冲压模具大多如图1所示，采用散热快的材料制造凸模与凹模(或者带有冷却通道)直接与钢板接触，在对经过加热的钢板热冲压过程中，同时完成成型与淬火硬化的过程，然而，采用上述模具及成型方法，板材成型后往往会在板材弯曲部位处产生回弹，影响成型精度；并且，采用传统的热冲压模具及热冲压法方，并不能在一次热冲压过程中获得不同硬度以及不同机械性能的热冲压工件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种钢板电磁热冲压生产线及其热冲压成型方法，能够有效克服热冲压件弯曲部位热冲压后回弹的技术问题，以及能够在一次热冲压过程中获得不同硬度以及机械性能的热冲压件。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样的：

一种钢板电磁热冲压生产线，它依次包括带材开卷工位、带材传输轨道、落料工位、落料中转料筐、落料坯料转移机械手、加热工位、加热坯料转移装置、热冲压淬火工位、热冲压坯料转移机械手、热冲压坯料转移料筐、抛丸上料机械手、抛丸工位、抛丸坯料转移轨道、激光切割及穿孔工位、检测包装入库工位。

所述热冲压淬火工位包括热冲压压力机及其控制系统和热冲压模具，所述热冲压模具包括上模和下模，所述上模和下模上均设置有冷却通道，所述上模和下模之一的弯曲部位设置有电磁成型部件。

所述加热工位采用激光对落料坯料进行加热，所述加热工位包括三坐标加热工作台及其控制系统、激光发生器及其控制系统以及红外测温仪及反馈调节系统。

所述热冲压模具采用的材料为CR7V，其化学成分为：C0.45％-0.50％、Si0.8％-0.85％、Mn0.25％-0.35％、Cr7.40％-8.40％、Mo1.30％-1.50％、V1.25％-1.35％，其余为铁和不可避免的杂质。

所述加热工位的激光功率为1000W-3000W，光斑直径为0.5-1.5mm，三坐标加热工作台的移动速率8mm/s-18mm/s，加热处理20-100s，上表面温度范围为940℃-950℃，下表面温度范围为920℃-940℃。

所述热冲压成型方法包括：

1)落料，使用冷成形用的落料模具和落料压机把带材冲压出所需外轮廓钢板坯料；

2)加热，采用激光加热将落料得到的落料坯料加热到930-950℃，使落料坯料完全奥氏体化；

3)转移，采用加热坯料转移装置将加热后的坯料从三坐标加热工作台中取出放进热冲压模具中；

4)冲压和淬火，将加热后的坯料放进模具之后，立即对钢板进行冲压成形，使坯料在非电磁成型部位的冷却速率大于30℃/s，得到均匀的马氏体组织，获得良好的尺寸精度和机械性能；在电磁成型部位的冷却速率小于10℃/s，到达硬度和机械强度相对较低的非马氏体组织；

5)后续处理，在成形件从模具中取出以后，利用酸洗或喷丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及对零件进行激光切边和激光穿孔。

本发明的有益效果是：

1、在成型模具上下模具之一的弯曲部位设置有电磁成型部件，使得加热后的钢板在热冲压过程中仅仅与上下模具中的之一接触，与其他部位相比冷却速度显著降低，使得在钢板的弯曲部位在热冲压过程中不发生淬火过程，降低了弯曲部位的硬度以及机械强度，使得钢板热冲压之后不容易反弹。