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热冲压成形的技术要点

    热冲压成形(Hotstamping)是国际上近几年来出现的一项专门用于成形超高强度钢板冲压件的先进制造技术,也是汽车冲压件制造领域内的新技术。
   
热冲压成形中所使用的钢板是一种特殊的硼合金钢板,这种钢板不同于传统的冷成形超高强钢。现在应用比较广泛的双相钢、复相钢等冷成形高强度钢板一般是在常温下通过冷冲压的方法成形,成形前后零件的显微组织和机械强度基本不发生改变。而热冲压成形中所使用的钢板在常温下强度不很高,抗拉强度仅有400~600MPa,具有良好的塑性与可成形性;它是通过热冲压成形工艺进行成形和淬火后,零件的显微组织由原来的铁素体和珠光体转变成均匀的马氏体,抗拉强度可以达到1500MPa以上,硬度可以达到50HRC,而且基本没有回弹,具有很高的尺寸精度。在钢板中添加了硼,其目的在于提高钢板的淬火性能,使板料的组织转变顺利进行。此外,为了提高材料的强度以及其它力学性能,还添加了Ti、Cr、Mo、Cu、Ni等多种合金微量元素。

   热冲压成形由以下几个工序组成:
   1.落料:是热冲压成形中的第一道工序,把板材冲压出所需外轮廓坯料。
   2.奥氏体化:包括加热和保温两个阶段。这一工序的目的在于将钢板加热到一个合适的温度,使钢板完全奥氏体化,并且具有良好的塑性。加热所使用的设备为专用的连续加热炉,钢板在加热到再结晶温度以上之后,表面很容易氧化,生成氧化皮,这层氧化皮会对后续的加工造成不利的影响。为了避免或减少钢板在加热炉中的氧化,一般在加热炉内设置惰性气体保护机制,或者对板料进行表面防氧化处理。
   3.转移:指的是将加热后的钢板从加热炉中取出放进热成形模具中去。在这一道工序中,必须保证钢板被尽可能快地转移到模具中,一方面是为了防止高温下的钢板氧化,另一方面是为了确保钢板在成形时仍然处在较高的温度下,以具有良好的塑性。
   4.冲压和淬火。在将钢板放进模具之后,要立即对钢板进行冲压成形,以免温度下降过多影响钢板的成形性能。成形以后模具要合模保压一段时间,一方面是为了控制零件的形状,另一方面是利用模具中设置的冷却装置对钢板进行淬火,使零件形成均匀的马氏体组织,获得良好的尺寸精度和机械性能。研究表明,就目前常用的热冲压钢材而言,实现奥氏体向马氏体转变的最小冷却速率为27~30℃/s,因此要保证模具对板料的冷却速度大于此临界值。
   5.后续处理。在成形件从模具中取出以后,还需要对其进行一些后续的处理,如利用酸洗或喷丸的方式去除零件表面的氧化皮,以及对零件进行切边和钻孔。热冲压件由于强度太高,不能用传统的手段对其进行切边及钻孔加工,而必须用激光技术来完成。
    热冲压模具设计是热冲压成形工艺的核心技术,它不仅要满足零件的成形需要,而且还要具有优异的冷却能力,以保证零件获得良好的机械性能和尺寸精度。

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| 发布时间:2015.05.09    点击次数: