本發(fā)明屬于成型領(lǐng)域，具體涉及用中厚度板材熱沖壓成型制造汽車部件。

　　背景技術(shù)：

　　熱沖壓成型(hotstamping/hotpressforming)也稱沖壓硬化，是近年來出現(xiàn)的一項(xiàng)專門用于汽車高強(qiáng)度鋼板沖壓成型件的新技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)工藝之一。熱成型產(chǎn)品成型后幾乎沒有回彈，具有成型精度高。采用熱沖壓成型技術(shù)制得的沖壓件強(qiáng)度可高達(dá)1500mpa，并且能夠更出色地吸收車輛碰撞能量，減少車輛碰撞型變，最大程度地保護(hù)車內(nèi)人員安全并實(shí)現(xiàn)車身輕量化。因此引起業(yè)界的普遍關(guān)注并迅速成為汽車制造領(lǐng)域內(nèi)的熱門技術(shù)，廣泛用于車門防撞梁、前后保險(xiǎn)杠等安全件以及a柱、b柱、c柱、中通道等車體結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)。

　　隨著我國汽車板料零件設(shè)計(jì)、制造水平的不斷提高，熱沖壓技術(shù)的應(yīng)用集中于板料零件，其各方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)和修正目前已在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中越發(fā)完善。以往，鋼板熱成形技術(shù)所采用的板料一般是厚度在3.5mm以下的薄板料，

　　現(xiàn)有的低于3.5mm厚度的薄板料零件的工藝過程為：

　　沖裁坯料：把常溫下強(qiáng)度為500～600mpa的硼合金鋼板沖壓出所需外輪廓坯料。

　　坯料加熱奧氏體化：包括加熱和保溫兩個(gè)階段。在加熱爐中將坯料加熱到約940℃，持續(xù)一段時(shí)間，使坯料完全奧氏體化，

　　熱坯料快速入模：將加熱并保溫后的坯料從加熱爐中取出并迅速放進(jìn)沖壓機(jī)上用循環(huán)水冷卻的熱成型模具中。此工序包括從加熱爐中零件抓取放置到模具上。

　　沖壓及模內(nèi)淬火：坯料放進(jìn)模具之后，立即對(duì)坯料進(jìn)行沖壓成型。成型以后模具要合模保壓、冷卻，穩(wěn)定坯料的形變及利用模具對(duì)鋼板進(jìn)行淬火處理，冷卻速度從入模溫度起，以40～100℃/s的幅度降溫至200℃以下，使模腔內(nèi)的成型件從奧氏體轉(zhuǎn)為馬氏體，成型件出模，自然降溫至壓機(jī)環(huán)境溫度后，得強(qiáng)度不低于1500mpa的熱成型汽車部件。

　　成型件后續(xù)處理：在熱成型件出模冷至室溫后，根據(jù)部件設(shè)計(jì)要求進(jìn)行諸如酸洗、噴丸等表面處理及激光切邊、打孔整形處理。

　　與薄板材料不同，對(duì)于板厚大于5mm的厚板料，從cct曲線可獲知，胚料從全部奧氏體轉(zhuǎn)化為全部馬氏體所要求的冷卻速率越高越好，而板料過厚使得板料內(nèi)部散熱差、溫度冷卻速率下降，下降的程度導(dǎo)致胚料形成貝氏體、鐵素體等。由于其內(nèi)部在加熱時(shí)熱得慢且在冷卻時(shí)又冷得慢，不僅導(dǎo)致加熱時(shí)間久能耗大，而且冷卻速率過慢使得金相組織難以獲得完全馬氏體化的理想狀態(tài)，很易形成鐵素體獲貝氏體從而惡化零件的機(jī)械性能。所以在商用車車架橫梁、縱梁和加強(qiáng)板類等厚板料零件，在熱沖壓成型淬火方面還存在的技術(shù)難題，導(dǎo)致其應(yīng)用遠(yuǎn)不如薄板料零件沖壓成型技術(shù)應(yīng)用廣泛和成熟。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的是提供一種用中厚硼合金鋼板材熱沖壓成型制造汽車零件的工藝方法，克服此前的用此類板材制造汽車部件存在的前述技術(shù)問題。

　　本發(fā)明的大于3.5mm厚度的中厚板材熱成型制造汽車部件的工藝方法包括：沖裁坯料、坯料加熱奧氏體化、熱坯料入模、沖壓及模內(nèi)淬火、成型件后續(xù)處理。所作的改進(jìn)是：

　　1、在坯料加熱奧氏體化步驟中，先將板材加熱到外部約930—950℃，距離表面1mm以上的內(nèi)部溫度810—900℃，達(dá)到材料完全奧氏體化；

　　2、加熱爐中移出的熱坯料抓取轉(zhuǎn)入沖壓模步驟中，控制熱料坯在空氣的時(shí)長(zhǎng)為4—6秒鐘，熱料坯的入模溫度在700—750℃之間。

　　3、在沖壓及模內(nèi)保壓淬火步驟中，4—7mm厚坯料入模后合模成型，模內(nèi)保壓淬火，保壓時(shí)間20—40秒，模具水循環(huán)腔中水溫6—10℃，流量為100—140l/min，成型件出模溫度100—200℃之間。

　　在沖壓及模內(nèi)保壓淬火步驟中，對(duì)于6mm厚坯料入模后合模成型，模內(nèi)保壓淬火，保壓時(shí)間優(yōu)選30秒鐘，模具水循環(huán)腔中水溫優(yōu)選8℃，流量?jī)?yōu)選120l/min，成型件出模溫度100—200℃之間。

　　本發(fā)明的積極效果是：不同于傳統(tǒng)工藝把培料內(nèi)外全部加熱成930℃以上，而是通過在坯料加熱步驟中使坯料內(nèi)、外形成溫差，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)降低坯料內(nèi)部的溫度，克服了由于板厚導(dǎo)致的冷卻效果差難以完全馬氏體化的難點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)大幅提升零件在模具內(nèi)快速冷卻速率的效果，使得冷卻速率可以滿足全部馬氏體化的條件。在保證板料加熱全部奧氏體化的條件下，避免因厚坯料心部的高溫延緩冷卻而降低馬氏體轉(zhuǎn)化率的結(jié)果，確保所成型部件的設(shè)計(jì)精度和構(gòu)件的強(qiáng)度，克服了用中厚板材熱沖壓成型制造薄殼機(jī)械零件特別是汽車部件現(xiàn)存的技術(shù)障礙，為使用中厚硼合金板材熱成型制造汽車部件提供了可用于生產(chǎn)的技術(shù)方案。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明參考的22mnb5的cct曲線圖(與寶鋼及本鋼的材料差異但不大)。

　　具體實(shí)施方式

　　選材：本實(shí)施例選用厚度6mm的硼合金鋼板材。

　　1、沖壓裁出坯料：

　　2，坯料入爐加熱奧氏體化：將裁出的坯料加入爐溫950℃的加熱爐，加熱4分鐘，得到表面溫度950℃，心部溫度大于850℃，金相組織結(jié)構(gòu)全部為奧氏體的坯料；

　　原因如下：對(duì)于6mm厚的鋼板，傳統(tǒng)工藝把鋼板從內(nèi)到外整體都加熱到950℃則需要12分鐘。而采用本工藝時(shí)，6mm厚鋼板可以用950℃加熱4分鐘，得到表面950℃，心部也大于850度的結(jié)果，此時(shí)保證鋼板全部奧氏體化。通過此方法降低了鋼板內(nèi)部的溫度100℃左右，提高了鋼板內(nèi)部的冷卻速度。零件內(nèi)部溫度越高的情況下，厚度越厚散熱越差，則會(huì)導(dǎo)致零件內(nèi)部的冷卻速度越慢。而依據(jù)cct曲線判斷，冷卻速率越高越有助于零件全部馬氏體化，在零件的初始入模溫度和冷卻速率同時(shí)滿足全部馬氏體化的范圍內(nèi)時(shí)，零件金相組織才不會(huì)產(chǎn)生鐵素體、貝氏體等。本工藝通過降低厚板零件內(nèi)部溫度的方法以規(guī)避厚度過厚導(dǎo)致的零件內(nèi)部冷卻速率低、馬氏體轉(zhuǎn)化率差的結(jié)果。本工藝要求在保證全部可以馬氏體化的前提下，通過最大程度降低厚板零件內(nèi)部加熱后的初始溫度來提升零件內(nèi)部冷卻速率。超過3.5mm厚度的鋼板都可以減少相應(yīng)的加熱時(shí)間，使其心部大于全部奧氏體化的10～100℃即可，心部不必過高，利于冷卻速率處于全部轉(zhuǎn)化為馬氏體的cct曲線范圍內(nèi)。

　　使其心部(心部截面中心線兩側(cè)距離2mm)，高于奧氏體轉(zhuǎn)化溫度10～100℃，使熱坯料實(shí)際入模溫度與冷卻速率同時(shí)滿足圖1所示的cct曲線全部轉(zhuǎn)換成馬氏體的區(qū)域要求。

　　3、熱坯料控溫抓取入模：由于料厚不同，板件在空氣中的冷卻速度也不一樣，因此板件在空氣中轉(zhuǎn)移過程需要按照cct曲線中的8秒時(shí)間控制就不會(huì)進(jìn)入鐵素體和貝氏體區(qū)。即將零件從加熱爐抓取直到放置到模具上的時(shí)間，考慮到常規(guī)模具閉合時(shí)間2秒左右，則最佳零件抓取放置到模具時(shí)間為6秒以下。首個(gè)熱坯料入模時(shí)自身溫度通常在750℃～900℃，在成型十?dāng)?shù)件后，模具內(nèi)表面升溫穩(wěn)定在60～90℃時(shí)，再嘗試?yán)^續(xù)降低入模溫度，但最低不低于750℃，坯料至成型模具之間的轉(zhuǎn)移時(shí)間，依坯料出爐溫度降至入模溫度確定。

　　4、沖壓及模內(nèi)保壓淬火：6mm厚坯料入模后合模成型，模內(nèi)保壓淬火，保壓時(shí)間30秒，模具水循環(huán)腔中水溫8℃，流量為120l/min，成型件出模溫度100—200℃之間。

　　不同板厚的鋼板的保壓時(shí)間可以在保證以下三個(gè)必要前提下得到：(1)穩(wěn)定的生產(chǎn)節(jié)拍，在連續(xù)生產(chǎn)數(shù)十件后，模具鑲塊溫度會(huì)維持到一個(gè)平衡溫度50～90℃，在此基礎(chǔ)上得到的保壓時(shí)間是準(zhǔn)確的；(2)穩(wěn)定的冷卻水溫度和流量，固定的上料時(shí)間；(3)出模溫度控制到100度以上，200度以下即可。此外，加熱爐中取出的熱坯料入沖壓模的溫度控制到750℃，入模坯料溫度下限是700℃，零件抓取時(shí)間6秒以下，然后再嘗試?yán)^續(xù)降低入模溫度以獲得更短的保壓時(shí)間。厚板冷卻速度慢，入模溫度越低，得到的保壓時(shí)間會(huì)越短。