一種鋼板電磁熱沖壓生產(chǎn)線及其熱沖壓成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬板材的沖壓生產(chǎn)線及沖壓成型方法，特別是涉及一種鋼板的電磁熱沖壓生產(chǎn)線及其熱沖壓成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)度鋼板由于具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，在相同的條件下，減小鋼板的厚度就能夠滿足其強(qiáng)度要求，或者原來(lái)需要兩個(gè)零件的位置，現(xiàn)在一個(gè)零件就可以滿足強(qiáng)度要求，借此高強(qiáng)度鋼板沖壓件能夠有效地減輕車身重量，并且保證汽車的安全性能。但是與此同時(shí)，高強(qiáng)度也給汽車制造者帶來(lái)了新的麻煩。高強(qiáng)度鋼板隨著屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的提高，其硬化指數(shù)η值和各向異性指數(shù)r值降低，沖壓成形性能下降，各種成形缺陷凸顯，不僅需要非常大的成形力，而且很難保證制件的尺寸精度，回彈特別嚴(yán)重。鋼板的強(qiáng)度越高，成形難度越大，尤其是當(dāng)強(qiáng)度超過(guò)lOOOMPa以上時(shí)，對(duì)于一些幾何形狀比較復(fù)雜的零件，使用常規(guī)的冷沖壓工藝幾乎無(wú)法成形。
[0003]熱沖壓成形技術(shù)是專門用于制造超高強(qiáng)度鋼板沖壓件的新型成形方法，其主要原理是將板料預(yù)先加熱到奧氏體化溫度以上，然后在模具中迅速成形同時(shí)淬火，所得到的零件強(qiáng)度高，尺寸精度好，能夠有效的減輕車身重量，提高汽車的安全性能。熱沖壓成形模具兼具成形和淬火的雙重功能，是熱沖壓成形技術(shù)的核心裝備?，F(xiàn)有技術(shù)中的熱沖壓模具大多如圖1所示，采用散熱快的材料制造凸模與凹模(或者帶有冷卻通道)直接與鋼板接觸，在對(duì)經(jīng)過(guò)加熱的鋼板熱沖壓過(guò)程中，同時(shí)完成成型與淬火硬化的過(guò)程，然而，采用上述模具及成型方法，板材成型后往往會(huì)在板材彎曲部位處產(chǎn)生回彈，影響成型精度；并且，采用傳統(tǒng)的熱沖壓模具及熱沖壓法方，并不能在一次熱沖壓過(guò)程中獲得不同硬度以及不同機(jī)械性能的熱沖壓工件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種鋼板電磁熱沖壓生產(chǎn)線及其熱沖壓成型方法，能夠有效克服熱沖壓件彎曲部位熱沖壓后回彈的技術(shù)問(wèn)題，以及能夠在一次熱沖壓過(guò)程中獲得不同硬度以及機(jī)械性能的熱沖壓件。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:
[0006]一種鋼板電磁熱沖壓生產(chǎn)線，它依次包括帶材開卷工位、帶材傳輸軌道、落料工位、落料中轉(zhuǎn)料筐、落料坯料轉(zhuǎn)移機(jī)械手、加熱工位、加熱坯料轉(zhuǎn)移裝置、熱沖壓淬火工位、熱沖壓坯料轉(zhuǎn)移機(jī)械手、熱沖壓坯料轉(zhuǎn)移料筐、拋丸上料機(jī)械手、拋丸工位、拋丸坯料轉(zhuǎn)移軌道、激光切割及穿孔工位、檢測(cè)包裝入庫(kù)工位。
[0007]所述熱沖壓淬火工位包括熱沖壓壓力機(jī)及其控制系統(tǒng)和熱沖壓模具，所述熱沖壓模具包括上模和下模，所述上模和下模上均設(shè)置有冷卻通道，所述上模和下模之一的彎曲部位設(shè)置有電磁成型部件。
[0008]所述加熱工位采用激光對(duì)落料坯料進(jìn)行加熱，所述加熱工位包括三坐標(biāo)加熱工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)、激光發(fā)生器及其控制系統(tǒng)以及紅外測(cè)溫儀及反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0009]所述熱沖壓模具采用的材料為CR7V，其化學(xué)成分為:C 0.45 % -0.50 %、Si 0.8 % -0.85 %、Μη 0.25 % -0.35 %、Cr 7.40 % -8.40 %、Mo 1.30 % -1.50 %, V1.25% -1.35%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0010]所述加熱工位的激光功率為1000W-3000W，光斑直徑為0.5-1.5mm，三坐標(biāo)加熱工作臺(tái)的移動(dòng)速率8mm/s-18mm/s，加熱處理20-100S，上表面溫度范圍為940°C _950°C，下表面溫度范圍為920°C -940°C。
[0011]所述熱沖壓成型方法包括:
[0012]1)落料，使用冷成形用的落料模具和落料壓機(jī)把帶材沖壓出所需外輪廓鋼板坯料；
[0013]2)加熱，采用激光加熱將落料得到的落料坯料加熱到930-950 °C，使落料坯料完全奧氏體化；
[0014]3)轉(zhuǎn)移，采用加熱坯料轉(zhuǎn)移裝置將加熱后的坯料從三坐標(biāo)加熱工作臺(tái)中取出放進(jìn)熱沖壓模具中；
[0015]4)沖壓和淬火，將加熱后的坯料放進(jìn)模具之后，立即對(duì)鋼板進(jìn)行沖壓成形，使坯料在非電磁成型部位的冷卻速率大于30°C /s，得到均勻的馬氏體組織，獲得良好的尺寸精度和機(jī)械性能；在電磁成型部位的冷卻速率小于10°C /s，到達(dá)硬度和機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較低的非馬氏體組織；
[0016]5)后續(xù)處理，在成形件從模具中取出以后，利用酸洗或噴丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及對(duì)零件進(jìn)行激光切邊和激光穿孔。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
[0018]1、在成型模具上下模具之一的彎曲部位設(shè)置有電磁成型部件，使得加熱后的鋼板在熱沖壓過(guò)程中僅僅與上下模具中的之一接觸，與其他部位相比冷卻速度顯著降低，使得在鋼板的彎曲部位在熱沖壓過(guò)程中不發(fā)生淬火過(guò)程，降低了彎曲部位的硬度以及機(jī)械強(qiáng)度，使得鋼板熱沖壓之后不容易反彈。
[0019]2、由于在成型模具上下模的彎曲部位設(shè)置有電磁成型部件，在彎曲部位可以設(shè)計(jì)有工藝間隙，通過(guò)合理設(shè)計(jì)工藝間隙，可以有效避免熱沖牙過(guò)程中鋼板在彎曲部位的起皺等缺陷。
[0020]3、在彎曲部位由于采用電磁成型，可以合理控制電磁力的大小，使得彎曲部位可以獲得與其他部位不一樣的成型速率，可以快速成型，防止彎曲部位減薄。
[0021]4、鋼板坯料采用激光加熱，加熱速率快，使得坯料氧化減少，并且可以使得鋼板坯料獲得差異化的加熱溫度，從而獲得差異化的硬度及機(jī)械性能。
[0022]5、采用激光切邊和激光穿孔，有效的解決了高強(qiáng)度鋼板傳統(tǒng)切邊和沖孔所面臨的模具損耗大、切邊存有毛刺以及沖孔尺寸精度低的技術(shù)問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的熱沖壓成型模具的示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的鋼板電磁熱沖壓成型模具的示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的鋼板電磁熱沖壓成型方法的示意圖。
[0026]圖中標(biāo)記為:1_上模，2-下模，3-鋼板，4-空隙，5-鋼板與上下模具都接觸部位，6-電磁成型部件，7-冷卻通道。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0028]如圖2所示，一種鋼板電磁熱沖壓生產(chǎn)線，它依次包括帶材開卷工位、帶材傳輸軌道、落料工位、落料中轉(zhuǎn)料筐、落料坯料轉(zhuǎn)移機(jī)械手、加熱工位、加熱坯料轉(zhuǎn)移裝置、熱沖壓淬火工位、熱沖壓坯料轉(zhuǎn)移機(jī)械手、熱沖壓坯料轉(zhuǎn)移料筐、拋丸上料機(jī)械手、拋丸工位、拋丸坯料轉(zhuǎn)移軌道、激光切割及穿孔工位、檢測(cè)包裝入庫(kù)工位。
[0029]所述熱沖壓淬火工位包括熱沖壓壓力機(jī)及其控制系統(tǒng)和熱沖壓模具，所述熱沖壓模具包括上模1和下模2，所述上模和下模中均設(shè)置有若干冷卻通道7，所述上模和下模之一的彎曲部位設(shè)置有電磁成型部件6，并且在模具設(shè)置有電磁成型部件6與鋼板接觸的部位存在空隙4，在熱沖壓淬火過(guò)程中，使得鋼板3在空隙4處僅僅與上下模具之一接觸，大大減小了冷卻速度，以致不發(fā)生馬氏體淬火過(guò)程，而在鋼板與上下模具都接觸部位5處發(fā)生淬火馬氏體轉(zhuǎn)變。
[0030]所述加熱工位采用激光對(duì)落料坯料進(jìn)行加熱，所述加熱工位包括三坐標(biāo)加熱工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)、激光發(fā)生器及其控制系統(tǒng)以及紅外測(cè)溫儀及反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0031]所述熱沖壓模具采用的材料為CR7V，其化學(xué)成分為:C 0.45 % -0.50 %、Si