CN106734470A - 汽车覆盖件热冲压成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车覆盖件热冲压成型方法，覆盖件采用钢板热冲压成型，钢板包括钢板本体和镀层，在钢板热冲压成型之前，在钢板表面喷涂吸热层，吸热层均匀覆盖在所述镀层上。汽车覆盖件热冲压成型方法的核心步骤如下：（1）钢卷开卷；（2）喷涂吸热层，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；（3）冲裁板坯；4）加热冲压：将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；（5）保压淬火。有效解决了现有的镀敷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，并且使得钢板完全淬火硬化，使得覆盖件产品的机械强度达到最优。

Description

汽车覆盖件热冲压成型方法
技术领域
本发明涉及热冲压技术领域，尤其涉及一种汽车覆盖件热冲压成型方法。
背景技术
热冲压技术早在1977年由瑞典的Plannja Hard Tech公司首次提出，直到1984年在瑞典首次应用于汽车部件的生产，经过20多年的发展，热冲压车身零部件已达到年产1.5亿件。而热冲压过程包含多学科、多领域的知识，研究难度非常大，当前主要有欧洲的Thyssen-Krupp钢铁公司、Benteler汽车公司、Arcelor汽车研究中心、美国机械工程师协会(ASME)、Daimler-Chrysler公司、上海宝钢、中国同济大学等企业与科研院所开展了相关研究工作。
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。
专利“热压部件的制造方法”（申请号：2014800369512）中提到了一种耐腐蚀性优异的热压部件的制造方法，并且提供一种不会产生因镀层中的锌侵入钢板所引起的液态金属脆性断裂的、耐液态金属脆性优异的热压部件的制造方法。该热压部件的制造方法，将镀敷钢板加热至850℃～950℃，在加热后的镀敷钢板的温度为650℃～800℃时，开始热压成型，所述镀敷钢板具有底层钢板和形成于该底层钢板上的镀层，镀层含有10质量％～25质量％的Ni，余部由Zn和不可避免的杂质构成，单个表面的附着量为10g/m2～90g/m2。虽然，该专利技术可抑制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，但是由于是将在加热后的镀敷钢板的温度缓慢冷却为650℃～800℃时，开始热压成型，这样将使得钢板不能完全淬火硬化，导致产品的机械强度不能达到最优，基于此，本发明的发明人提出了一种汽车覆盖件热冲压成型方法来解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供了一种汽车覆盖件热冲压成型方法，有效解决了现有的镀敷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，并且使得钢板完全淬火硬化，使得产品的机械强度达到最优。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车覆盖件热冲压成型方法，所述覆盖件采用钢板热冲压成型，所述钢板包括钢板本体和镀层，在钢板热冲压成型之前，在钢板表面喷涂吸热层，所述吸热层均匀覆盖在所述镀层上。
其中，所述汽车覆盖件热冲压成型方法的具体步骤如下：
（1）钢卷开卷：将带有镀层的钢卷利用行车吊装在开卷机上，开卷电机启动，将钢卷开卷，钢卷开卷后的钢带进入清洗工位、矫直工位，然后通过夹送辊进入喷涂吸热层区域；
（2）喷涂吸热层：将开卷、清洗以及矫直后的钢带通过夹送辊传送到喷涂工位，首先，在夹送辊的传送下，钢带进入加热工段，利用喷涂工位的加热工段将钢带加热到40℃-55℃，其次，钢带进入喷涂工段，在上下多个喷嘴的作用下，将吸热材料均匀喷涂在钢带表面，最后，钢带进入烘干工位，将钢带加热到110℃-125℃，将钢带烘干，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；
（3）冲裁板坯：将形成有吸热层的钢带通过传送辊道传送到冲裁工位，首先进入计量工段，计量辊根据要求将钢带按照一定长度间歇式的送往冲裁设备，从而冲裁一定尺寸的板坯，并且，在计量工段之前还设置有缓冲区域，使得连续传送的钢带不受间歇式计量辊的影响；
（4）加热冲压：将冲裁的板坯通过传送辊道传送到加热冲压工段，在机械手的吸盘作用下，将板坯单个的放入冲压设备上，将板坯通电加热，当板坯加热到700℃-750℃时，板坯表面的吸热材料开始挥发和/或升华为气体，并大量带走板坯表面的热量，使得板坯表面靠近镀层区域的温度小于800℃，而板坯内部温度继续加热到900℃-950℃，使得板坯内部完全奥氏体化，然后，断电，模具下行，将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；
（5）保压淬火：将模具在合模状态下保持一定的压力，并在模具内通入冷却介质，使得热冲压成型后的板坯快速冷却，以大于15℃/S的冷却速度进行冷却，使得板坯完成保压淬火；
（6）包装入库：将保压淬火的覆盖件用机械手取出，放入传送辊道，在传送辊道上设置有冷却风机，将覆盖件冷却到室温，然后，传送到检测工段，对覆盖件进行检测，最后传送到涂油包装工段，对覆盖件进行包装并入库。
其中，在步骤（4）中，所述冲压设备包括冲床、模具、加热部件、冷却部件以及吸热材料回收部件，所述加热部件采用电加热方式，所述冷却部件包括设置在模具的上模以及下模上的循环冷却通路，所述回收部件设置在模具上方，通过吸风机将挥发和/或升华为气体吸热材料收集并冷却回收。
其中，所述吸热材料为阻燃吸热材料，所述吸热材料的挥发和/或升华温度为700℃-800℃。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请的核心方案如下：
在钢板热冲压成型之前，在钢板表面喷涂吸热层，所述吸热层均匀覆盖在所述镀层上，汽车覆盖件热冲压成型方法的核心步骤如下：
（1）钢卷开卷；
（2）喷涂吸热层：将开卷、清洗以及矫直后的钢带通过夹送辊传送到喷涂工位，首先，在夹送辊的传送下，钢带进入加热工段，利用喷涂工位的加热工段将钢带加热到40℃-55℃，其次，钢带进入喷涂工段，在上下多个喷嘴的作用下，将吸热材料均匀喷涂在钢带表面，最后，钢带进入烘干工位，将钢带加热到110℃-125℃，将钢带烘干，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；
（3）冲裁板坯；
（4）加热冲压：将冲裁的板坯通过传送辊道传送到加热冲压工段，在机械手的吸盘作用下，将板坯单个的放入冲压设备上，将板坯通电加热，当板坯加热到700℃-750℃时，板坯表面的吸热材料开始挥发和/或升华为气体，并大量带走板坯表面的热量，使得板坯表面靠近镀层区域的温度小于800℃，而板坯内部温度继续加热到900℃-950℃，使得板坯内部完全奥氏体化，然后，断电，模具下行，将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；
（5）保压淬火；
（6）包装入库。
由于采用了上述核心方案，有效解决了现有的镀敷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，并且，由于在热冲压淬火过程中，钢板内部温度处于奥氏体化温度，能够使得钢板完全淬火硬化，使得产品的机械强度达到最优，并且，在热冲压时，没有等待降温时间，加快了生产效率。
附图说明
图1是本发明中钢板的示意图；
图2是本发明中钢板喷涂有吸热层的示意图；
图3是本发明实施例中热冲压成型工艺的流程图；
图4是本发明实施例中钢板热冲压成型模具的示意图；
图中，1 钢板，10 钢板本体，11 镀层，12吸热层，2 模具，21 上模，22 下模，3 加热部件。
具体实施方式
本实施方式中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：
提供了一种汽车覆盖件热冲压成型方法，覆盖件采用钢板1热冲压成型，钢板包括钢板本体10和镀层11，在钢板热冲压成型之前，在钢板1表面喷涂吸热层112，吸热层均匀覆盖在所述镀层上。
汽车覆盖件热冲压成型方法的主要步骤如下：
（1）钢卷开卷；
（2）喷涂吸热层，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；
（3）冲裁板坯，将钢带按照一定长度送往冲裁设备，从而冲裁一定尺寸的板坯；
（4）加热冲压，将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；
（5）保压淬火，使热冲压成型后的板坯快速冷却，以大于15℃/S的冷却速度进行冷却，使得板坯完成保压淬火；
（6）包装入库。
实施例一：
在实施例一中，提供了一种汽车覆盖件热冲压成型方法，参见图1-4，覆盖件采用钢板1热冲压成型，钢板1包括钢板本体10和镀层11，首先在钢板热冲压成型之前，在钢板1表面喷涂吸热层12，吸热层12均匀覆盖在所述镀层11上。具体步骤如下：
（1）钢卷开卷：将带有镀层的钢卷利用行车吊装在开卷机上，开卷电机启动，将钢卷开卷，钢卷开卷后的钢带进入清洗工位、矫直工位，然后通过夹送辊进入喷涂吸热层区域；
（2）喷涂吸热层：将开卷、清洗以及矫直后的钢带通过夹送辊传送到喷涂工位，首先，在夹送辊的传送下，钢带进入加热工段，利用喷涂工位的加热工段将钢带加热到45℃，其次，钢带进入喷涂工段，在上下多个喷嘴的作用下，将吸热材料均匀喷涂在钢带表面，最后，钢带进入烘干工位，将钢带加热到115℃，将钢带烘干，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；
（3）冲裁板坯：将形成有吸热层的钢带通过传送辊道传送到冲裁工位，首先进入计量工段，计量辊根据要求将钢带按照一定长度间歇式的送往冲裁设备，从而冲裁一定尺寸的板坯，并且，在计量工段之前还设置有缓冲区域，使得连续传送的钢带不受间歇式计量辊的影响；
（4）加热冲压：将冲裁的板坯通过传送辊道传送到加热冲压工段，在机械手的吸盘作用下，将板坯单个的放入冲压设备上，将板坯通电加热，当板坯加热到720℃时，板坯表面的吸热材料开始挥发和/或升华为气体，并大量带走板坯表面的热量，使得板坯表面靠近镀层区域的温度小于800℃，而板坯内部温度继续加热到920℃，使得板坯内部完全奥氏体化，然后，断电，模具下行，将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；
（5）保压淬火：将模具在合模状态下保持一定的压力，并在模具内通入冷却介质，使得热冲压成型后的板坯快速冷却，以大于25℃/S的冷却速度进行冷却，使得板坯完成保压淬火；
（6）包装入库：将保压淬火的覆盖件用机械手取出，放入传送辊道，在传送辊道上设置有冷却风机，将覆盖件冷却到室温，然后，传送到检测工段，对覆盖件进行检测，最后传送到涂油包装工段，对覆盖件进行包装并入库。
在本实施例中，在步骤（4）中，冲压设备包括冲床、模具2、加热部件3、冷却部件以及吸热材料回收部件，加热部件采用电加热方式，冷却部件包括设置在模具的上模以及下模上的循环冷却通路，回收部件设置在模具上方，通过吸风机将挥发和/或升华为气体吸热材料收集并冷却回收。
其本实施例，吸热材料为阻燃吸热材料，吸热材料的挥发和/或升华温度为720℃。
实施例二：
实施例二中，提供了一种汽车覆盖件热冲压成型方法，参见图1-4，覆盖件采用钢板1热冲压成型，钢板1包括钢板本体10和镀层11，首先在钢板热冲压成型之前，在钢板1表面喷涂吸热层12，吸热层12均匀覆盖在所述镀层11上。具体步骤如下：
（1）钢卷开卷：将带有镀层的钢卷利用行车吊装在开卷机上，开卷电机启动，将钢卷开卷，钢卷开卷后的钢带进入清洗工位、矫直工位，然后通过夹送辊进入喷涂吸热层区域；
（2）喷涂吸热层：将开卷、清洗以及矫直后的钢带通过夹送辊传送到喷涂工位，首先，在夹送辊的传送下，钢带进入加热工段，利用喷涂工位的加热工段将钢带加热到50℃，其次，钢带进入喷涂工段，在上下多个喷嘴的作用下，将吸热材料均匀喷涂在钢带表面，最后，钢带进入烘干工位，将钢带加热到120℃，将钢带烘干，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；
（3）冲裁板坯：将形成有吸热层的钢带通过传送辊道传送到冲裁工位，首先进入计量工段，计量辊根据要求将钢带按照一定长度间歇式的送往冲裁设备，从而冲裁一定尺寸的板坯，并且，在计量工段之前还设置有缓冲区域，使得连续传送的钢带不受间歇式计量辊的影响；
（4）加热冲压：将冲裁的板坯通过传送辊道传送到加热冲压工段，在机械手的吸盘作用下，将板坯单个的放入冲压设备上，将板坯通电加热，当板坯加热到730℃时，板坯表面的吸热材料开始挥发和/或升华为气体，并大量带走板坯表面的热量，使得板坯表面靠近镀层区域的温度小于800℃，而板坯内部温度继续加热到930℃，使得板坯内部完全奥氏体化，然后，断电，模具下行，将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；
（5）保压淬火：将模具在合模状态下保持一定的压力，并在模具内通入冷却介质，使得热冲压成型后的板坯快速冷却，以大于27℃/S的冷却速度进行冷却，使得板坯完成保压淬火；
（6）包装入库：将保压淬火的覆盖件用机械手取出，放入传送辊道，在传送辊道上设置有冷却风机，将覆盖件冷却到室温，然后，传送到检测工段，对覆盖件进行检测，最后传送到涂油包装工段，对覆盖件进行包装并入库。
在本实施例中，在步骤（4）中，冲压设备包括冲床、模具2、加热部件3、冷却部件以及吸热材料回收部件，加热部件采用电加热方式，冷却部件包括设置在模具的上模以及下模上的循环冷却通路，回收部件设置在模具上方，通过吸风机将挥发和/或升华为气体吸热材料收集并冷却回收。
其本实施例，吸热材料为阻燃吸热材料，吸热材料的挥发和/或升华温度为730℃。
实施例三：
实施例三中，提供了一种汽车覆盖件热冲压成型方法，参见图1-4，覆盖件采用钢板1热冲压成型，钢板1包括钢板本体10和镀层11，首先在钢板热冲压成型之前，在钢板1表面喷涂吸热层12，吸热层12均匀覆盖在所述镀层11上。具体步骤如下：
（1）钢卷开卷：将带有镀层的钢卷利用行车吊装在开卷机上，开卷电机启动，将钢卷开卷，钢卷开卷后的钢带进入清洗工位、矫直工位，然后通过夹送辊进入喷涂吸热层区域；
（2）喷涂吸热层：将开卷、清洗以及矫直后的钢带通过夹送辊传送到喷涂工位，首先，在夹送辊的传送下，钢带进入加热工段，利用喷涂工位的加热工段将钢带加热到50℃，其次，钢带进入喷涂工段，在上下多个喷嘴的作用下，将吸热材料均匀喷涂在钢带表面，最后，钢带进入烘干工位，将钢带加热到120℃，将钢带烘干，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；
（3）冲裁板坯：将形成有吸热层的钢带通过传送辊道传送到冲裁工位，首先进入计量工段，计量辊根据要求将钢带按照一定长度间歇式的送往冲裁设备，从而冲裁一定尺寸的板坯，并且，在计量工段之前还设置有缓冲区域，使得连续传送的钢带不受间歇式计量辊的影响；
（4）加热冲压：将冲裁的板坯通过传送辊道传送到加热冲压工段，在机械手的吸盘作用下，将板坯单个的放入冲压设备上，将板坯通电加热，当板坯加热到740℃时，板坯表面的吸热材料开始挥发和/或升华为气体，并大量带走板坯表面的热量，使得板坯表面靠近镀层区域的温度小于800℃，而板坯内部温度继续加热到930℃，使得板坯内部完全奥氏体化，然后，断电，模具下行，将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；
（5）保压淬火：将模具在合模状态下保持一定的压力，并在模具内通入冷却介质，使得热冲压成型后的板坯快速冷却，以29℃/S的冷却速度进行冷却，使得板坯完成保压淬火；
（6）包装入库：将保压淬火的覆盖件用机械手取出，放入传送辊道，在传送辊道上设置有冷却风机，将覆盖件冷却到室温，然后，传送到检测工段，对覆盖件进行检测，最后传送到涂油包装工段，对覆盖件进行包装并入库。
在本实施例中，在步骤（4）中，冲压设备包括冲床、模具2、加热部件3、冷却部件以及吸热材料回收部件，加热部件采用电加热方式，冷却部件包括设置在模具的上模以及下模上的循环冷却通路，回收部件设置在模具上方，通过吸风机将挥发和/或升华为气体吸热材料收集并冷却回收。
其本实施例，吸热材料为阻燃吸热材料，吸热材料的挥发和/或升华温度为740℃。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (4)

1.汽车覆盖件热冲压成型方法，所述覆盖件采用钢板（1）热冲压成型，所述钢板包括钢板本体（10）和镀层（11），其特征在于，在钢板（1）热冲压成型之前，在钢板（1）表面喷涂吸热层（12），所述吸热层（12）均匀覆盖在所述镀层（11）上。
2.根据权利要求1所述的汽车覆盖件热冲压成型方法，其特征在于，所述汽车覆盖件热冲压成型方法的具体步骤如下：
（1）钢卷开卷：将带有镀层的钢卷利用行车吊装在开卷机上，开卷电机启动，将钢卷开卷，钢卷开卷后的钢带进入清洗工位、矫直工位，然后通过夹送辊进入喷涂吸热层区域；
（2）喷涂吸热层：将开卷、清洗以及矫直后的钢带通过夹送辊传送到喷涂工位，首先，在夹送辊的传送下，钢带进入加热工段，利用喷涂工位的加热工段将钢带加热到40℃-55℃，其次，钢带进入喷涂工段，在上下多个喷嘴的作用下，将吸热材料均匀喷涂在钢带表面，最后，钢带进入烘干工位，将钢带加热到110℃-125℃，将钢带烘干，使得吸热材料粘附在钢带表面以形成吸热层；
（3）冲裁板坯：将形成有吸热层的钢带通过传送辊道传送到冲裁工位，首先进入计量工段，计量辊根据要求将钢带按照一定长度间歇式的送往冲裁设备，从而冲裁一定尺寸的板坯，并且，在计量工段之前还设置有缓冲区域，使得连续传送的钢带不受间歇式计量辊的影响；
（4）加热冲压：将冲裁的板坯通过传送辊道传送到加热冲压工段，在机械手的吸盘作用下，将板坯单个的放入冲压设备上，将板坯通电加热，当板坯加热到700℃-750℃时，板坯表面的吸热材料开始挥发和/或升华为气体，并大量带走板坯表面的热量，使得板坯表面靠近镀层区域的温度小于800℃，而板坯内部温度继续加热到900℃-950℃，使得板坯内部完全奥氏体化，然后，断电，模具下行，将板坯热冲压成型为覆盖件的形状；
（5）保压淬火：将模具在合模状态下保持一定的压力，并在模具内通入冷却介质，使得热冲压成型后的板坯快速冷却，以大于15℃/S的冷却速度进行冷却，使得板坯完成保压淬火；
（6）包装入库：将保压淬火的覆盖件用机械手取出，放入传送辊道，在传送辊道上设置有冷却风机，将覆盖件冷却到室温，然后，传送到检测工段，对覆盖件进行检测，最后传送到涂油包装工段，对覆盖件进行包装并入库。
3.根据权利要求2所述的汽车覆盖件热冲压成型方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述冲压设备包括冲床、模具(2)、加热部件(3)、冷却部件以及吸热材料回收部件，所述加热部件采用电加热方式，所述冷却部件包括设置在模具的上模(21)以及下模(22)上的循环冷却通路，所述回收部件设置在模具上方，通过吸风机将挥发和/或升华为气体吸热材料收集并冷却回收。
4.根据权利要求3所述的汽车覆盖件热冲压成型方法，其特征在于，所述吸热材料为阻燃吸热材料，所述吸热材料的挥发和/或升华温度为700℃-800℃。
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