汽車覆蓋件熱沖壓成型方法與流程

技術領域

本發明涉及熱沖壓技術領域，尤其涉及一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法。

背景技術：

熱沖壓技術早在1977年由瑞典的Plannja Hard Tech公司首次提出，直到1984年在瑞典首次應用于汽車部件的生產，經過20多年的發展，熱沖壓車身零部件已達到年產1.5億件。而熱沖壓過程包含多學科、多領域的知識，研究難度非常大，當前主要有歐洲的Thyssen-Krupp鋼鐵公司、Benteler汽車公司、Arcelor汽車研究中心、美國機械工程師協會(ASME)、Daimler-Chrysler公司、上海寶鋼、中國同濟大學等企業與科研院所開展了相關研究工作。

熱沖壓成形工藝是指：先將材料（超高強度/高強度鋼）加熱到規定溫度、保溫規定時間使之完全奧氏體化，然后借助模具沖壓成形；成形的同時材料在模具內保壓淬火，冷卻后即獲得具有均勻馬氏體組織的零件，抗拉強度高達1500MPa。熱沖壓與普通冷沖壓的區別和優勢，主要體現在：（1）加熱后材料變形抗力小、塑性好、成形極限高、易于成形，降低了對成形設備和模具的要求；（2）超高強鋼制成的零件強度非常高，整體上改善了車身的抗沖擊與疲勞能力，從而提高了汽車的安全性；簡化車身結構和零部件設計，有效減少加強板數量，實現了車身輕量化的目標。因此，熱沖壓成形零部件在汽車中應用越來越廣泛，尤其是車身支撐結構類零件如 B 柱、A 柱、前后保險杠、縱向承載梁等。

熱沖壓存在兩種途徑：直接和間接熱沖壓方法。在直接熱沖壓中，半成品被加熱到鋼的奧氏體溫度，并在該溫度下保持5分鐘左右，使組織得到充分奧氏體化，再轉移到沖壓，隨后在閉式模具內成型和淬火。

專利“熱壓部件的制造方法”（申請號：2014800369512）中提到了一種耐腐蝕性優異的熱壓部件的制造方法，并且提供一種不會產生因鍍層中的鋅侵入鋼板所引起的液態金屬脆性斷裂的、耐液態金屬脆性優異的熱壓部件的制造方法。該熱壓部件的制造方法，將鍍敷鋼板加熱至850℃～950℃，在加熱后的鍍敷鋼板的溫度為650℃～800℃時，開始熱壓成型，所述鍍敷鋼板具有底層鋼板和形成于該底層鋼板上的鍍層，鍍層含有10質量％～25質量％的Ni，余部由Zn和不可避免的雜質構成，單個表面的附著量為10g/m2～90g/m2。雖然，該專利技術可抑制在熱壓前鋼板的加熱處理時鍍層中包含的熔融Zn侵入底層鋼板而引起的液態金屬脆性斷裂，但是由于是將在加熱后的鍍敷鋼板的溫度緩慢冷卻為650℃～800℃時，開始熱壓成型，這樣將使得鋼板不能完全淬火硬化，導致產品的機械強度不能達到最優，基于此，本發明的發明人提出了一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法來解決上述技術問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法，有效解決了現有的鍍敷鋼板熱沖壓成型在熱壓前鋼板的加熱處理時鍍層中包含的熔融Zn侵入底層鋼板而引起的液態金屬脆性斷裂的技術問題，并且使得鋼板完全淬火硬化，使得產品的機械強度達到最優。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法，所述覆蓋件采用鋼板熱沖壓成型，所述鋼板包括鋼板本體和鍍層，在鋼板熱沖壓成型之前，在鋼板表面噴涂吸熱層，所述吸熱層均勻覆蓋在所述鍍層上。

其中，所述汽車覆蓋件熱沖壓成型方法的具體步驟如下：

（1）鋼卷開卷：將帶有鍍層的鋼卷利用行車吊裝在開卷機上，開卷電機啟動，將鋼卷開卷，鋼卷開卷后的鋼帶進入清洗工位、矯直工位，然后通過夾送輥進入噴涂吸熱層區域；

（2）噴涂吸熱層：將開卷、清洗以及矯直后的鋼帶通過夾送輥傳送到噴涂工位，首先，在夾送輥的傳送下，鋼帶進入加熱工段，利用噴涂工位的加熱工段將鋼帶加熱到40℃-55℃，其次，鋼帶進入噴涂工段，在上下多個噴嘴的作用下，將吸熱材料均勻噴涂在鋼帶表面，最后，鋼帶進入烘干工位，將鋼帶加熱到110℃-125℃，將鋼帶烘干，使得吸熱材料粘附在鋼帶表面以形成吸熱層；

（3）沖裁板坯：將形成有吸熱層的鋼帶通過傳送輥道傳送到沖裁工位，首先進入計量工段，計量輥根據要求將鋼帶按照一定長度間歇式的送往沖裁設備，從而沖裁一定尺寸的板坯，并且，在計量工段之前還設置有緩沖區域，使得連續傳送的鋼帶不受間歇式計量輥的影響；

（4）加熱沖壓：將沖裁的板坯通過傳送輥道傳送到加熱沖壓工段，在機械手的吸盤作用下，將板坯單個的放入沖壓設備上，將板坯通電加熱，當板坯加熱到700℃-750℃時，板坯表面的吸熱材料開始揮發和/或升華為氣體，并大量帶走板坯表面的熱量，使得板坯表面靠近鍍層區域的溫度小于800℃，而板坯內部溫度繼續加熱到900℃-950℃，使得板坯內部完全奧氏體化，然后，斷電，模具下行，將板坯熱沖壓成型為覆蓋件的形狀；

（5）保壓淬火：將模具在合模狀態下保持一定的壓力，并在模具內通入冷卻介質，使得熱沖壓成型后的板坯快速冷卻，以大于15℃/S的冷卻速度進行冷卻，使得板坯完成保壓淬火；

（6）包裝入庫：將保壓淬火的覆蓋件用機械手取出，放入傳送輥道，在傳送輥道上設置有冷卻風機，將覆蓋件冷卻到室溫，然后，傳送到檢測工段，對覆蓋件進行檢測，最后傳送到涂油包裝工段，對覆蓋件進行包裝并入庫。

其中，在步驟（4）中，所述沖壓設備包括沖床、模具、加熱部件、冷卻部件以及吸熱材料回收部件，所述加熱部件采用電加熱方式，所述冷卻部件包括設置在模具的上模以及下模上的循環冷卻通路，所述回收部件設置在模具上方，通過吸風機將揮發和/或升華為氣體吸熱材料收集并冷卻回收。

其中，所述吸熱材料為阻燃吸熱材料，所述吸熱材料的揮發和/或升華溫度為700℃-800℃。

本申請提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

本申請的核心方案如下：

在鋼板熱沖壓成型之前，在鋼板表面噴涂吸熱層，所述吸熱層均勻覆蓋在所述鍍層上，汽車覆蓋件熱沖壓成型方法的核心步驟如下：

（1）鋼卷開卷；

（2）噴涂吸熱層：將開卷、清洗以及矯直后的鋼帶通過夾送輥傳送到噴涂工位，首先，在夾送輥的傳送下，鋼帶進入加熱工段，利用噴涂工位的加熱工段將鋼帶加熱到40℃-55℃，其次，鋼帶進入噴涂工段，在上下多個噴嘴的作用下，將吸熱材料均勻噴涂在鋼帶表面，最后，鋼帶進入烘干工位，將鋼帶加熱到110℃-125℃，將鋼帶烘干，使得吸熱材料粘附在鋼帶表面以形成吸熱層；

（3）沖裁板坯；

（4）加熱沖壓：將沖裁的板坯通過傳送輥道傳送到加熱沖壓工段，在機械手的吸盤作用下，將板坯單個的放入沖壓設備上，將板坯通電加熱，當板坯加熱到700℃-750℃時，板坯表面的吸熱材料開始揮發和/或升華為氣體，并大量帶走板坯表面的熱量，使得板坯表面靠近鍍層區域的溫度小于800℃，而板坯內部溫度繼續加熱到900℃-950℃，使得板坯內部完全奧氏體化，然后，斷電，模具下行，將板坯熱沖壓成型為覆蓋件的形狀；

（5）保壓淬火；

（6）包裝入庫。

由于采用了上述核心方案，有效解決了現有的鍍敷鋼板熱沖壓成型在熱壓前鋼板的加熱處理時鍍層中包含的熔融Zn侵入底層鋼板而引起的液態金屬脆性斷裂的技術問題，并且，由于在熱沖壓淬火過程中，鋼板內部溫度處于奧氏體化溫度，能夠使得鋼板完全淬火硬化，使得產品的機械強度達到最優，并且，在熱沖壓時，沒有等待降溫時間，加快了生產效率。

附圖說明

圖1是本發明中鋼板的示意圖；

圖2是本發明中鋼板噴涂有吸熱層的示意圖；

圖3是本發明實施例中熱沖壓成型工藝的流程圖；

圖4是本發明實施例中鋼板熱沖壓成型模具的示意圖；

圖中，1 鋼板，10 鋼板本體，11 鍍層，12吸熱層，2 模具，21 上模，22 下模，3 加熱部件。

具體實施方式

本實施方式中的技術方案為解決上述技術問題。總體思路如下：

提供了一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法，覆蓋件采用鋼板1熱沖壓成型，鋼板包括鋼板本體10和鍍層11，在鋼板熱沖壓成型之前，在鋼板1表面噴涂吸熱層112，吸熱層均勻覆蓋在所述鍍層上。

汽車覆蓋件熱沖壓成型方法的主要步驟如下：

（1）鋼卷開卷；

（2）噴涂吸熱層，使得吸熱材料粘附在鋼帶表面以形成吸熱層；

（3）沖裁板坯，將鋼帶按照一定長度送往沖裁設備，從而沖裁一定尺寸的板坯；

（4）加熱沖壓，將板坯熱沖壓成型為覆蓋件的形狀；

（5）保壓淬火，使熱沖壓成型后的板坯快速冷卻，以大于15℃/S的冷卻速度進行冷卻，使得板坯完成保壓淬火；

（6）包裝入庫。

實施例一：

在實施例一中，提供了一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法，參見圖1-4，覆蓋件采用鋼板1熱沖壓成型，鋼板1包括鋼板本體10和鍍層11，首先在鋼板熱沖壓成型之前，在鋼板1表面噴涂吸熱層12，吸熱層12均勻覆蓋在所述鍍層11上。具體步驟如下：

（1）鋼卷開卷：將帶有鍍層的鋼卷利用行車吊裝在開卷機上，開卷電機啟動，將鋼卷開卷，鋼卷開卷后的鋼帶進入清洗工位、矯直工位，然后通過夾送輥進入噴涂吸熱層區域；

（2）噴涂吸熱層：將開卷、清洗以及矯直后的鋼帶通過夾送輥傳送到噴涂工位，首先，在夾送輥的傳送下，鋼帶進入加熱工段，利用噴涂工位的加熱工段將鋼帶加熱到45℃，其次，鋼帶進入噴涂工段，在上下多個噴嘴的作用下，將吸熱材料均勻噴涂在鋼帶表面，最后，鋼帶進入烘干工位，將鋼帶加熱到115℃，將鋼帶烘干，使得吸熱材料粘附在鋼帶表面以形成吸熱層；

（3）沖裁板坯：將形成有吸熱層的鋼帶通過傳送輥道傳送到沖裁工位，首先進入計量工段，計量輥根據要求將鋼帶按照一定長度間歇式的送往沖裁設備，從而沖裁一定尺寸的板坯，并且，在計量工段之前還設置有緩沖區域，使得連續傳送的鋼帶不受間歇式計量輥的影響；

（4）加熱沖壓：將沖裁的板坯通過傳送輥道傳送到加熱沖壓工段，在機械手的吸盤作用下，將板坯單個的放入沖壓設備上，將板坯通電加熱，當板坯加熱到720℃時，板坯表面的吸熱材料開始揮發和/或升華為氣體，并大量帶走板坯表面的熱量，使得板坯表面靠近鍍層區域的溫度小于800℃，而板坯內部溫度繼續加熱到920℃，使得板坯內部完全奧氏體化，然后，斷電，模具下行，將板坯熱沖壓成型為覆蓋件的形狀；

（5）保壓淬火：將模具在合模狀態下保持一定的壓力，并在模具內通入冷卻介質，使得熱沖壓成型后的板坯快速冷卻，以大于25℃/S的冷卻速度進行冷卻，使得板坯完成保壓淬火；

（6）包裝入庫：將保壓淬火的覆蓋件用機械手取出，放入傳送輥道，在傳送輥道上設置有冷卻風機，將覆蓋件冷卻到室溫，然后，傳送到檢測工段，對覆蓋件進行檢測，最后傳送到涂油包裝工段，對覆蓋件進行包裝并入庫。

在本實施例中，在步驟（4）中，沖壓設備包括沖床、模具2、加熱部件3、冷卻部件以及吸熱材料回收部件，加熱部件采用電加熱方式，冷卻部件包括設置在模具的上模以及下模上的循環冷卻通路，回收部件設置在模具上方，通過吸風機將揮發和/或升華為氣體吸熱材料收集并冷卻回收。

其本實施例，吸熱材料為阻燃吸熱材料，吸熱材料的揮發和/或升華溫度為720℃。

實施例二：

實施例二中，提供了一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法，參見圖1-4，覆蓋件采用鋼板1熱沖壓成型，鋼板1包括鋼板本體10和鍍層11，首先在鋼板熱沖壓成型之前，在鋼板1表面噴涂吸熱層12，吸熱層12均勻覆蓋在所述鍍層11上。具體步驟如下：

（1）鋼卷開卷：將帶有鍍層的鋼卷利用行車吊裝在開卷機上，開卷電機啟動，將鋼卷開卷，鋼卷開卷后的鋼帶進入清洗工位、矯直工位，然后通過夾送輥進入噴涂吸熱層區域；

（2）噴涂吸熱層：將開卷、清洗以及矯直后的鋼帶通過夾送輥傳送到噴涂工位，首先，在夾送輥的傳送下，鋼帶進入加熱工段，利用噴涂工位的加熱工段將鋼帶加熱到50℃，其次，鋼帶進入噴涂工段，在上下多個噴嘴的作用下，將吸熱材料均勻噴涂在鋼帶表面，最后，鋼帶進入烘干工位，將鋼帶加熱到120℃，將鋼帶烘干，使得吸熱材料粘附在鋼帶表面以形成吸熱層；

（3）沖裁板坯：將形成有吸熱層的鋼帶通過傳送輥道傳送到沖裁工位，首先進入計量工段，計量輥根據要求將鋼帶按照一定長度間歇式的送往沖裁設備，從而沖裁一定尺寸的板坯，并且，在計量工段之前還設置有緩沖區域，使得連續傳送的鋼帶不受間歇式計量輥的影響；

（4）加熱沖壓：將沖裁的板坯通過傳送輥道傳送到加熱沖壓工段，在機械手的吸盤作用下，將板坯單個的放入沖壓設備上，將板坯通電加熱，當板坯加熱到730℃時，板坯表面的吸熱材料開始揮發和/或升華為氣體，并大量帶走板坯表面的熱量，使得板坯表面靠近鍍層區域的溫度小于800℃，而板坯內部溫度繼續加熱到930℃，使得板坯內部完全奧氏體化，然后，斷電，模具下行，將板坯熱沖壓成型為覆蓋件的形狀；

（5）保壓淬火：將模具在合模狀態下保持一定的壓力，并在模具內通入冷卻介質，使得熱沖壓成型后的板坯快速冷卻，以大于27℃/S的冷卻速度進行冷卻，使得板坯完成保壓淬火；

（6）包裝入庫：將保壓淬火的覆蓋件用機械手取出，放入傳送輥道，在傳送輥道上設置有冷卻風機，將覆蓋件冷卻到室溫，然后，傳送到檢測工段，對覆蓋件進行檢測，最后傳送到涂油包裝工段，對覆蓋件進行包裝并入庫。

在本實施例中，在步驟（4）中，沖壓設備包括沖床、模具2、加熱部件3、冷卻部件以及吸熱材料回收部件，加熱部件采用電加熱方式，冷卻部件包括設置在模具的上模以及下模上的循環冷卻通路，回收部件設置在模具上方，通過吸風機將揮發和/或升華為氣體吸熱材料收集并冷卻回收。

其本實施例，吸熱材料為阻燃吸熱材料，吸熱材料的揮發和/或升華溫度為730℃。

實施例三：

實施例三中，提供了一種汽車覆蓋件熱沖壓成型方法，參見圖1-4，覆蓋件采用鋼板1熱沖壓成型，鋼板1包括鋼板本體10和鍍層11，首先在鋼板熱沖壓成型之前，在鋼板1表面噴涂吸熱層12，吸熱層12均勻覆蓋在所述鍍層11上。具體步驟如下：

（1）鋼卷開卷：將帶有鍍層的鋼卷利用行車吊裝在開卷機上，開卷電機啟動，將鋼卷開卷，鋼卷開卷后的鋼帶進入清洗工位、矯直工位，然后通過夾送輥進入噴涂吸熱層區域；

（2）噴涂吸熱層：將開卷、清洗以及矯直后的鋼帶通過夾送輥傳送到噴涂工位，首先，在夾送輥的傳送下，鋼帶進入加熱工段，利用噴涂工位的加熱工段將鋼帶加熱到50℃，其次，鋼帶進入噴涂工段，在上下多個噴嘴的作用下，將吸熱材料均勻噴涂在鋼帶表面，最后，鋼帶進入烘干工位，將鋼帶加熱到120℃，將鋼帶烘干，使得吸熱材料粘附在鋼帶表面以形成吸熱層；

（3）沖裁板坯：將形成有吸熱層的鋼帶通過傳送輥道傳送到沖裁工位，首先進入計量工段，計量輥根據要求將鋼帶按照一定長度間歇式的送往沖裁設備，從而沖裁一定尺寸的板坯，并且，在計量工段之前還設置有緩沖區域，使得連續傳送的鋼帶不受間歇式計量輥的影響；

（4）加熱沖壓：將沖裁的板坯通過傳送輥道傳送到加熱沖壓工段，在機械手的吸盤作用下，將板坯單個的放入沖壓設備上，將板坯通電加熱，當板坯加熱到740℃時，板坯表面的吸熱材料開始揮發和/或升華為氣體，并大量帶走板坯表面的熱量，使得板坯表面靠近鍍層區域的溫度小于800℃，而板坯內部溫度繼續加熱到930℃，使得板坯內部完全奧氏體化，然后，斷電，模具下行，將板坯熱沖壓成型為覆蓋件的形狀；

（5）保壓淬火：將模具在合模狀態下保持一定的壓力，并在模具內通入冷卻介質，使得熱沖壓成型后的板坯快速冷卻，以29℃/S的冷卻速度進行冷卻，使得板坯完成保壓淬火；

（6）包裝入庫：將保壓淬火的覆蓋件用機械手取出，放入傳送輥道，在傳送輥道上設置有冷卻風機，將覆蓋件冷卻到室溫，然后，傳送到檢測工段，對覆蓋件進行檢測，最后傳送到涂油包裝工段，對覆蓋件進行包裝并入庫。

在本實施例中，在步驟（4）中，沖壓設備包括沖床、模具2、加熱部件3、冷卻部件以及吸熱材料回收部件，加熱部件采用電加熱方式，冷卻部件包括設置在模具的上模以及下模上的循環冷卻通路，回收部件設置在模具上方，通過吸風機將揮發和/或升華為氣體吸熱材料收集并冷卻回收。

其本實施例，吸熱材料為阻燃吸熱材料，吸熱材料的揮發和/或升華溫度為740℃。

盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。