[发明专利]镀锌钢板热冲压成型方法

说明书

本发明提供了镀锌钢板热冲压成型方法及设备，镀锌钢板包括钢板本体和镀锌层，在镀锌钢板热冲压成型之前，在镀锌钢板表面喷涂吸热层，吸热层均匀覆盖在镀锌层上。主要步骤如下：（1）钢卷开卷；（2）冲裁板坯；（3）涂覆吸热层；（4）加热冲压；（5）保压淬火。本发明解决了现有的镀锌钢板热冲压成型在热压前钢板的加热处理时镀层中包含的熔融Zn侵入底层钢板而引起的液态金属脆性断裂的技术问题，使得钢板完全淬火硬化，使得产品的机械强度达到最优，通过抽吸部件吸热材料收集并冷却回收。

技术领域

本发明涉及热冲压技术领域，尤其涉及一种镀锌钢板热冲压成型方法。

背景技术

热冲压工艺（hot stamping）最早由一家瑞典公司的开发，并申请了专利（GB1490535，19771102），其用于制造锯片和割草机刀片。然而，鉴于汽车的轻量化、安全化和抗冲击性能，对于高强度汽车机构钢板的需求日益明显，1984年SAAB汽车公司首次将淬硬化的硼钢零件引入汽车制造（Saab9000），成为第一家公司将热冲压技术引入汽车领域，从此拉起了热冲压工艺的又一研究热潮。

热冲压成形工艺是指：先将材料（超高强度/高强度钢）加热到规定温度、保温规定时间使之完全奥氏体化，然后借助模具冲压成形；成形的同时材料在模具内保压淬火，冷却后即获得具有均匀马氏体组织的零件，抗拉强度高达1500MPa。热冲压与普通冷冲压的区别和优势，主要体现在：（1）加热后材料变形抗力小、塑性好、成形极限高、易于成形，降低了对成形设备和模具的要求；（2）超高强钢制成的零件强度非常高，整体上改善了车身的抗冲击与疲劳能力，从而提高了汽车的安全性；简化车身结构和零部件设计，有效减少加强板数量，实现了车身轻量化的目标。因此，热冲压成形零部件在汽车中应用越来越广泛，尤其是车身支撑结构类零件如 B 柱、A 柱、前后保险杠、纵向承载梁等。

热冲压存在两种途径：直接和间接热冲压方法。在直接热冲压中，半成品被加热到钢的奥氏体温度，并在该温度下保持5分钟左右，使组织得到充分奥氏体化，再转移到冲压，随后在闭式模具内成型和淬火。间接热冲压的特征是使用一个接近完整的预成型的冷模，这仅用于淬火和奥氏体化后冲压的标准使用。

目前，在上述工艺途径的基础上，依据钢材性能、成型质量和成型尺寸精度等产品要求，围绕热冲压的工艺条件设置和热冲压所使用装置的结构设置，来对钢材制件从加热奥氏体化、冷却淬火至产品结构成型整个工艺过程进行优化研究。热冲压的工艺条件设置主要从钢材的组成成分（如钢的碳含量、其他合金元素如硼的添加量等）、钢材成型工艺、钢材的表面处理等方面进行研究设计，而热冲压所使用装置的结构设置主要从加热结构、冷却结构、成型结构进行研究设计。

住友金属工业株式会社、丰田自动车株式会社、丰田铁工株式会社申请的WO2004/106573，提供一种热成形法与热成形构件，意识到热压淬火对钢板强度的影响，是对具有如下钢组成的钢板，加热至Ac3点以上并保持后，进行对最终制品形状的成形的方法，在成形中或者从成形后的成形温度的冷却之时，到 达成形构件的Ms点的冷却速度在临界冷却速度以上，并且，以从Ms点到 200℃的平均冷却速度为25～150℃/s冷却而进行淬火处理。

本田技研工業株式会社申请的US2011/0252856，提供一种热压成型方法，其实质上是一种在热压成型过程中伴随有冲孔与切边的复合热压成型方法，热压模具包括上模和下模，上模上设置有冲头、上压模以及切边模，下模上设置有与冲头对应的下模孔以及与切边模对应的切边刃口，工件W在热压冲孔切边模的作用下，进行冲孔、切边、热压加工，并且控制热压工艺，将工件加热到800℃放入热压模具中，控制钢板的冷却速度大于等于27℃/S，使得工件冷却到100-200℃，完成淬火。