生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的模具的下模座的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及熱成型領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的模具的下模座。
【背景技術(shù)】
[0002]變強(qiáng)度熱成型零件，指的是在同一熱成型零件中存在不同的強(qiáng)度區(qū)域。如在部分汽車零件中，希望在同一零件中，部分區(qū)域抗拉強(qiáng)度大于1300MPa，以實(shí)現(xiàn)超高的強(qiáng)度；而另一部分區(qū)域強(qiáng)度小于SOOMPa，以實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域強(qiáng)度弱化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)撞擊潰縮并吸收撞擊會(huì)ti。
[0003]目前通常使用一種牌號為22MnB5的硼鋼作為熱成型生產(chǎn)的原材料，抗拉強(qiáng)度約為600MPa，微觀組織為鐵素體-珠光體。如圖1所示，生產(chǎn)時(shí)，首先將原材料的卷材經(jīng)過落料工序沖裁出所需要的板材形狀；然后通過自動(dòng)化機(jī)械手將板材送入加熱爐中；在加熱爐中，板材被加熱至9300C?9500C保溫至少5min使其持續(xù)奧氏體化；紅熱的板材經(jīng)過生產(chǎn)線的自動(dòng)化傳送裝置傳遞至模具內(nèi)進(jìn)行沖壓，傳遞時(shí)間約為8s，經(jīng)過冷的、封閉的模具內(nèi)部進(jìn)行冷卻淬火并進(jìn)行保壓，保壓時(shí)間約為8?12 S，壓力約為40MPa ;此時(shí)冷卻速率超過最小的臨界速率27K /s，當(dāng)快速冷卻到溫度低于400°C時(shí)，材料進(jìn)行充分的馬氏體組織轉(zhuǎn)變，獲得抗拉強(qiáng)度高達(dá)1500MPa的高強(qiáng)度、高硬度、低回彈的熱成型零件。
[0004]22MnB5熱成型材料的CCT曲線如圖2所示，由此圖可知，使用不同的冷卻速率冷卻該熱成型材料可得到不同的材料微觀組織，并且不同微觀組織在產(chǎn)品中的含量不同。隨著冷卻速率的增大，得到的材料硬度也隨之提高。目前熱成型生產(chǎn)過程中，通過控制模具的冷卻水流速來使零件的冷卻速度小于淬火臨界速度27K/S，使零件成型過程中的材料相變避免進(jìn)入奧氏體+貝氏體區(qū)(圖中A+B)，保證材料充分的進(jìn)行馬氏體相變(圖中M)，得到要求的產(chǎn)品材料硬度、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。
[0005]通過分析上面的熱成型材料CCT曲線，我們可以得出結(jié)論:理論上來講，通過控制材料的降溫速率，我們能夠得到不同的材料微觀組織?？紤]到熱成型生產(chǎn)過程中的板料加熱、板料傳遞、沖壓淬火等因素，并且紅熱化的板材原料暴露在空氣中時(shí)冷卻速度約10?15°C/S，板材原料暴露在空氣中的過程中均勻冷卻并且不能得到預(yù)期的材料性能。
[0006]雖然現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)很多控制板材原料局部區(qū)域冷卻速率的方法，但是大多無法準(zhǔn)確控制，效果不好。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]實(shí)用新型目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的模具的下模座，對強(qiáng)度要求不同的區(qū)域溫度控制靈活有效，過渡區(qū)域窄，能夠盡量避免零件報(bào)廢。
[0008]技術(shù)方案:本實(shí)用新型提供了一種生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的方法，包含以下步驟:S1:將用于加工所述變強(qiáng)度熱成型零件的板材原料加熱至！\~IVC并保溫至少timin，使其完全奧氏體化；S3:在所述沖壓的過程中，將所述板材原料中需要加工成高強(qiáng)度的區(qū)域以大于所述板材原料的淬火臨界速率V的冷卻速率1快速冷卻至小于T 3°C，得到只具有馬氏體微觀組織的高強(qiáng)度區(qū)域；將所述板材原料中需要加工成弱強(qiáng)度的區(qū)域以小于所述V的冷卻速率V2冷卻至T4~T5 °C，得到同時(shí)具有奧氏體、貝氏體和/或珠光體微觀組織的弱強(qiáng)度區(qū)域；S4:保壓預(yù)設(shè)時(shí)間段t2后結(jié)束沖壓，得到所述變強(qiáng)度熱成型零件。
[0009]本實(shí)用新型還提供了一種生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的模具的下模座，包括總控制器、下模座成型塊、輔助加熱裝置、溫度檢測裝置、溫度控制器、溫度控制塊、流速控制器和冷卻水發(fā)生器；所述下模座成型塊包含至少一個(gè)弱區(qū)成型塊和至少一個(gè)高區(qū)成型塊，所述溫度控制塊壓緊固定在所述弱區(qū)成型塊下方，所述溫度檢測裝置固定在所述弱區(qū)成型塊內(nèi)且與所述溫度控制器電連接，所述輔助加熱裝置為外接設(shè)備，在完全奧氏體化的板材原料被轉(zhuǎn)移到所述模具中進(jìn)行沖壓之前，所述輔助加熱裝置與所述弱區(qū)成型塊的上型面有效接觸，在將所述弱區(qū)成型塊加熱到T4~T5°C之后，拆除所述輔助加熱裝置；所述溫度控制器和所述流速控制器均與所述總控制器信號連接；所述冷卻水發(fā)生器與所述高區(qū)成型塊中的冷卻水管連通，所述冷卻水發(fā)生器還通過所述流速控制器與所述溫度控制塊中的冷卻水管連通。
[0010]進(jìn)一步地，所述的生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的模具的下模座還包含保溫層，所述保溫層包裹在所述弱區(qū)成型塊的側(cè)壁一周。
[0011]進(jìn)一步地，所述輔助加熱裝置包括加熱絲、導(dǎo)熱材料、線纜和控制盒，所述導(dǎo)熱材料包裹在所述加熱絲外部，所述導(dǎo)熱材料與所述弱區(qū)成型塊的上型面有效接觸，所述加熱絲通過所述線纜與所述控制盒電連接。
[0012]優(yōu)選地，所述板材原料為牌號為22MnB5的硼鋼；所述1\=900，所述T2=950，所述1^=5，所述 V= 27k/s，所述 T3=400°C，所述 T4=400°C，所述 T5=500°C，所述 t2=8~12s。
[0013]優(yōu)選地，所述變強(qiáng)度熱成型零件中的弱強(qiáng)度區(qū)域與高強(qiáng)度區(qū)域之間的過度區(qū)域?qū)挾葹?20~50_。
[0014]優(yōu)選地，所述T4=400°C，所述 T5=500°C。
[0015]工作原理及有益效果:在需要生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件時(shí)，首先將板材原料完全奧氏體化，在將板材原料奧氏體化的同時(shí)，使用輔助加熱裝置將下模座成型塊上的弱區(qū)成型塊加熱到預(yù)設(shè)溫度范圍T4~T5°C，接著將輔助加熱裝置拿開后立即將完全奧氏體化的板材原料放入下模座成型塊上，并保證將板材原料中需要加工成高強(qiáng)度的區(qū)域放置在下模座成型塊中的高區(qū)成型塊上方、需要加工成弱強(qiáng)度的區(qū)域放置在弱區(qū)成型塊的上方，然后對其進(jìn)行沖壓，在沖壓的過程中，冷卻水發(fā)生器發(fā)生的冷卻水的一部分以一定的流速流入高區(qū)成型塊中的冷卻水管內(nèi)，該流速要能夠保證Vi> V，以保證冷卻后能夠得到只具有馬氏體微觀組織的高強(qiáng)度區(qū)域；冷卻水發(fā)生器發(fā)生的另一部分冷卻水先經(jīng)過流速控制器控制流速后再流入弱區(qū)成型塊下方的溫度控制塊中的冷卻水管內(nèi)，經(jīng)過流速控制器控制后的冷卻水的流速要能夠保證v2< V，以保證冷卻后能夠得到同時(shí)具有奧氏體、貝氏體和/或珠光體微觀組織的弱強(qiáng)度區(qū)域，同時(shí)，為了保證弱強(qiáng)度區(qū)域的材料性能，該區(qū)域的板材原料在整個(gè)沖壓過程中溫度都要一直保持在T4~T5 °c，該溫度范圍是通過總控制器、溫度檢測裝置、溫度控制器、溫度控制塊以及流速控制器配合實(shí)現(xiàn)，控制方式如下:當(dāng)溫度大于T5時(shí)，總控制器能夠控制流速控制器增大冷卻水發(fā)生器發(fā)生的冷卻水的流速，即增加V2，但始終要保持^小于V ;當(dāng)溫度大于T4小于T 5時(shí)，總控制器能夠控制流速控制器保持冷卻水發(fā)生器發(fā)生的冷卻水的流速恒定，即盡量保持V2恒定；由于是連續(xù)生產(chǎn)，弱區(qū)成型塊上方接觸到的板材原料的初始溫度都要大于T5，進(jìn)而會(huì)將弱區(qū)成型塊的溫度升高，所以弱區(qū)成型塊的溫度一般不會(huì)低于T4，所以不考慮溫度小于1\的情況不予考慮；可見，通過本實(shí)用新型模具的下模座結(jié)構(gòu)，可以在高溫的板材原料接觸到常溫的弱區(qū)成型塊之前就將弱區(qū)成型塊先由室溫加熱至T4~T5°c范圍內(nèi)，避免熱的板材原料接觸到常溫的弱區(qū)成型塊而出現(xiàn)開裂，降低零件報(bào)廢率；而高區(qū)成型塊中冷卻水管內(nèi)的水流速度一直很高，所以對與常溫的高區(qū)成型塊接觸的高溫板材原料的冷卻速度非常快，二者接觸后的高區(qū)成型塊的溫度會(huì)很快降低，二者溫差不會(huì)太大，可以忽略不計(jì)，因此也不會(huì)對板材原料造成報(bào)廢影響；上述控溫過程的主要目的是為了保證加工完成后弱強(qiáng)度區(qū)域板材原料的材料性能符合預(yù)期。通過上述對作過程的描述可見，通過本實(shí)用新型中方法與設(shè)備的配合使用，能夠?qū)ο履Ｗ尚蛪K中弱區(qū)成型塊的溫度和冷卻速率^進(jìn)行精確、及時(shí)、有效地控制，進(jìn)而對弱區(qū)成型塊上方的板材原料的溫度和冷卻速率進(jìn)行精確、及時(shí)、有效地控制，使得加工成的變強(qiáng)度熱成型零件能夠達(dá)到預(yù)期的材料性能，零件中高強(qiáng)度區(qū)域和弱強(qiáng)度區(qū)域之間的過度區(qū)間窄。
【附圖說明】
[0016]圖1為熱壓生產(chǎn)的流程圖；
[0017]圖2為牌號為22ΜηΒ5的硼鋼的CCT曲線；
[0018]圖3為板材原料位于生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的模具的下模座成型塊上時(shí)的剖視圖；
[0019]圖4為外接輔助加熱裝置為弱區(qū)成型塊加熱時(shí)的剖視圖；
[0020]圖5為板材原料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為通過本實(shí)用新型的方法和下模座結(jié)構(gòu)使用圖5中的板材原料生產(chǎn)出的變強(qiáng)度熱成型零件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
[0023]實(shí)施方式1:
[0024]本實(shí)施方式提供了一種生產(chǎn)變強(qiáng)度熱成型零件的模具的下模座，如圖3所示，下模座成型塊分為高區(qū)成型塊22和弱區(qū)成型塊21兩個(gè)部分(也可以分為多個(gè)高區(qū)成型塊22和多個(gè)弱區(qū)成型塊21，本實(shí)施方式中僅以包含一個(gè)高區(qū)成型塊22和一個(gè)弱區(qū)成型塊21為例進(jìn)行說明)，高區(qū)成型塊22內(nèi)設(shè)有冷卻水管221，且該冷卻水管221直接與冷卻水發(fā)生器8連通，弱區(qū)成型塊21的冷卻水管61設(shè)置在弱區(qū)成型塊21下方的溫度控制塊6內(nèi)，且該冷卻水管61通過一個(gè)流速控制器7與冷卻水發(fā)生器8連通；在弱區(qū)成型塊21上方內(nèi)部還固定有一個(gè)溫度檢測裝置4，該溫度檢測裝置4與溫度控制器5電連接，溫度控制器5將溫度檢測裝置4反饋的弱區(qū)成型塊21內(nèi)的溫度反饋給總控制器1，總控制器I再根據(jù)該溫度對流速控制器7進(jìn)行控制，進(jìn)而流速控制器7會(huì)對冷卻水發(fā)生器8發(fā)生的冷卻水的流速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對弱區(qū)成型塊21溫度的控制。
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