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CN108704968A - 一种热冲压工艺及热成型生产线 - Google Patents

一种热冲压工艺及热成型生产线 Download PDF

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CN108704968A CN201810551004.7A CN201810551004A CN108704968A CN 108704968 A CN108704968 A CN 108704968A CN 201810551004 A CN201810551004 A CN 201810551004A CN 108704968 A CN108704968 A CN 108704968A
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宋振勇
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Abstract

本发明提供了一种热冲压工艺及热成型生产线，本热成型生产线包括炉箱，炉箱的一端设有进料口，另一端设有出料口，炉箱沿着工件移动方向依次被隔热板分隔为冷冲压室、预热室、主加热室、保温室、成型室，隔热板上开有供工件通过的过件孔，在预热室的过件孔处铰接有自封门，炉箱内底部设有陶瓷输送辊，预热室、主加热室、保温室内均设有电加热丝，冷冲压室内设有压机和冷冲压模具，成型室内设有压机和成型模具，成型室两侧均固定有工件转移机构。工件在转移过程中仍处于高温的炉箱内，由于保温室和成型室都是高温低氧状态，可有效防止工件快速降温，同时也防止工件暴露在外界而氧化。

Description

一种热冲压工艺及热成型生产线
技术领域
本发明属于热冲压技术领域，涉及一种热冲压工艺及热成型生产线。
背景技术
热冲压成型(Hot stamping/Hot press forming)也称冲压硬化(Presshardening)是近年来出现的一项专门用于汽车高强度钢板冲压成型件的新技术，也是实现汽车轻量化生产的关键技术工艺之一。
降低油耗、减少排放和提高汽车的安全性能已经成为目前汽车制造业关注和亟待解决的焦点问题，减轻车身重量是实现汽车节能减排的有效手段。采用超高强度钢板来代替原来大量使用的低碳钢等低强度钢材，是实现汽车轻量化最有效的途径。
然而，高强度也给汽车制造带来新的困难。高强度钢板随着屈服强度和抗拉强度的提高，其冲压成型性能下降，各种成型缺陷凸显，不仅需要非常大的成型力，而且回弹特别严重，很难保证制件的尺寸精度。钢板的强度越高，成型难度越大，当强度超过1000MPa以上时，对于一些几何形状比较复杂的零件，使用常规的冷冲压工艺几乎无法成型。
采用热冲压成型技术制得的冲压件强度可高达1500MPa，且在高温下成型几乎没有回弹，具有成型精度高、成型性好等突出优点，因此引起业界的普遍关注并迅速成为汽车制造领域内的热门技术，广泛用于车门防撞梁、前后保险杠等安全件以及A柱、B柱、C柱、中通道等车体结构件的生产。
热冲压成形过程是将含硼钢板加热到奥氏体温度区间(900℃以上)，然后输送到压机上，在钢板仍具有延展性时进行冲压。经淬火后得到马氏体组织，具有完美造形和高达1500MPa抗拉强度成品。热成形钢是汽车用钢中强度最高等级的钢板，适合应用在汽车防碰撞加强梁、骨架支撑梁等车身制件。而这一生产方式中，拆垛、定位、上料、下料、移料、冲压等一系列生产过程都离不开自动化的帮助。在从加热炉转移到压机上时，机械臂需要一定时间来抓取和放下工件，在这一道工序中，这段时间工件暴露在空气中，温度下降快，而且容易氧化，所以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型时仍然处在较高的温度下，以具有良好的塑性。现有的工件转移方式是在加热完成后，工件由输送辊送出加热炉，再由机械臂夹取到冲压模具上，而在转移过程中工件容易氧化以及温度降低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种热冲压工艺及热成型生产线，设有保温室，使工件在等待夹取中，放缓降温速率，等到冲压时工件还能保持高温状态。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种热冲压工艺，其特征在于，具体步骤如下：
(a)、落料：通过冲床把板材冲压出所需外轮廓的坯料；
(b)、冷冲压预成型：将坯料放入冷冲压室中的冷冲压模具上，冲压完成后通过喷气枪将半成品吹入到陶瓷输送辊上；
(c)、预加热：半成品沿着陶瓷输送辊进入到预热室，加热到500℃～600℃后继续向前输送；
(d)、奥氏体化：半成品沿着陶瓷输送辊进入到主加热室，加热至900℃～1000℃，保温2min～5min；
(d)、炉内转移：将高温半成品通过工件转移机构转移到成型模具上；
(e)、热冲压成型：半成品转移到成型模具工位后，对半成品进行冲压成型，冲压压强值为25～45MPa，并进行保压，保压时间为15～30s。
一种热成型生产线，包括炉箱，所述的炉箱的一端设有进料口，另一端设有出料口，其特征在于，炉箱沿着工件移动方向依次被隔热板分隔为冷冲压室、预热室、主加热室、保温室、成型室，隔热板上开有供工件通过的过件孔，在预热室的过件孔处铰接有自封门，炉箱内底部设有陶瓷输送辊，所述预热室、主加热室、保温室内均设有电加热丝，所述冷冲压室内设有压机和冷冲压模具，所述成型室内设有压机和成型模具，所述成型室两侧均固定有工件转移机构。
进一步的，其中一个工件转移机构固定在位于保温室与成型室之间的隔热板的过件孔处，另一个工件转移机构固定在出料口处。
进一步的，过件孔的下孔壁低于陶瓷输送辊的最高点。
进一步的，所述工件转移机构包括电机、Z型摆动臂和可吸附工件的电磁铁吸附板，Z型摆动臂转动连接在炉箱壁上，电机的输出轴与Z型摆动臂上端固定连接，电磁铁吸附板水平固定在Z型摆动臂的下端。电磁铁吸附板通电后可将钢铁工件吸附住，断电后又能将工件放下。
Z型摆动臂可以摆到保温室内抓取工件后，再转移到成型模具上，再通过另一Z型摆动臂将工件从成型模具上抓取，转移到炉箱外冷却。
进一步的，所述预热室的温度控制在500℃～600℃。
进一步的，所述主加热室的温度控制在900℃～1000℃。
进一步的，所述保温室的温度为700℃～800℃。
进一步的，所述进料口处设有将工件吹到陶瓷输送辊上的喷枪。
与现有技术相比，本热冲压工艺优点在于转移工序，工件在转移过程中仍处于高温的炉箱内，在成型前防止工件表面氧化，而且工件温度仍较高。热成型生产线设置预热室和保温室，隔热板开有过件孔，成型室与保温室连通，保温室的一部分热量可流入到成型室内，提高成型室的温度，成型室温度在200℃左右，使工件在冲压成型时环境温度能保持在高温，由于保温室和成型室都是高温低氧状态，可有效防止工件快速降温，同时也防止工件暴露在外界而氧化。
附图说明
图1是热成型生产线的结构示意图。
图2是工件转移机构的结构示意图。
图中，1、炉箱；2、进料口；3、出料口；4、隔热板；5、冷冲压室；6、预热室；7、主加热室；8、保温室；9、成型室；10、过件孔；11、自封门；12、陶瓷输送辊；13、电加热丝；14、压机；15、冷冲压模具；16、成型模具；17、工件转移机构；18、电机；19、Z型摆动臂；20、电磁铁吸附板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
一种热冲压工艺，具体步骤如下：
(a)、落料：通过冲床把板材冲压出所需外轮廓的坯料；
(b)、冷冲压预成型：将坯料放入冷冲压室5中的冷冲压模具15上，冲压完成后通过喷气枪将半成品吹入到陶瓷输送辊12上；
(c)、预加热：半成品沿着陶瓷输送辊12进入到预热室6，加热到500℃～600℃后继续向前输送；
(d)、奥氏体化：半成品沿着陶瓷输送辊12进入到主加热室7，加热至900℃～1000℃，保温2min～5min；
(d)、炉内转移：将高温半成品通过工件转移机构17转移到成型模具16上；
(e)、热冲压成型：半成品转移到成型模具16工位后，对半成品进行冲压成型，冲压压强值为25～45MPa，并进行保压，保压时间为15～30s。
本热冲压工艺优点在于转移工序，工件在转移过程中仍处于高温的炉箱1内，在成型前防止工件表面氧化，而且工件自身温度仍较高。
如图1、图2所示，本发明还公布了一种热成型生产线，包括炉箱1，所述的炉箱1的一端设有进料口2，另一端设有出料口3，炉箱1沿着工件移动方向依次被隔热板4分隔为冷冲压室5、预热室6、主加热室7、保温室8、成型室9，隔热板4上开有供工件通过的过件孔10，在预热室6的过件孔10处铰接有自封门11，炉箱1内底部设有陶瓷输送辊12，所述预热室6、主加热室7、保温室8内均设有电加热丝13，所述冷冲压室5内设有压机14和冷冲压模具15，所述成型室9内设有压机14和成型模具16，所述成型室9两侧均固定有工件转移机构17。
所述预热室6的温度控制在500℃～600℃，所述主加热室7的温度控制在900℃～1000℃，所述保温室8的温度为700℃～800℃。在隔热板4上设置过件孔10方便工件转移到下一个工序，过件孔10的下孔壁低于陶瓷输送辊12的最高点。
其中一个工件转移机构17固定在位于保温室8与成型室9之间的隔热板4的过件孔10处，另一个工件转移机构17固定在出料口3处。
所述工件转移机构17包括电机18、Z型摆动臂19和可吸附工件的电磁铁吸附板20，Z型摆动臂19转动连接在炉箱1壁上，电机18的输出轴与Z型摆动臂19上端固定连接，电磁铁吸附板20水平固定在Z型摆动臂19的下端。电磁铁吸附板20通电后可将钢铁工件吸附住，断电后又能将工件放下。
Z型摆动臂19可以摆到保温室8内抓取工件后，再转移到成型模具16上，再通过另一Z型摆动臂19将工件从成型模具16上抓取，转移到炉箱1外冷却。
所述进料口2处设有将工件吹到陶瓷输送辊12上的喷枪，通过喷枪喷出的气流将冷冲压模具15上的半成品吹落，使半成品落入到陶瓷输送辊12上。
热成型生产线设置预热室6和保温室8，隔热板4开有过件孔10，成型室9与保温室8连通，保温室8的一部分热量可流入到成型室9内，提高成型室9的温度，成型室9温度在200℃左右，使工件在冲压成型时环境温度能保持在高温，由于保温室8和成型室9都是高温低氧状态，可有效防止工件快速降温，同时也防止工件暴露在外界而氧化。

Claims (9)

1.一种热冲压工艺，其特征在于，具体步骤如下：
(a)、落料：通过冲床把板材冲压出所需外轮廓的坯料；
(b)、冷冲压预成型：将坯料放入冷冲压室中的冷冲压模具上，冲压完成后通过喷气枪将半成品吹入到陶瓷输送辊上；
(c)、预加热：半成品沿着陶瓷输送辊进入到预热室，加热到500℃～600℃后继续向前输送；
(d)、奥氏体化：半成品沿着陶瓷输送辊进入到主加热室，加热至900℃～1000℃，保温2min～5min；
(d)、炉内转移：将高温半成品通过工件转移机构转移到成型模具上；
(e)、热冲压成型：半成品转移到成型模具工位后，对半成品进行冲压成型，冲压压强值为25～45MPa，并进行保压，保压时间为15～30s。
2.一种热成型生产线，包括炉箱，所述的炉箱的一端设有进料口，另一端设有出料口，其特征在于，炉箱沿着工件移动方向依次被隔热板分隔为冷冲压室、预热室、主加热室、保温室、成型室，隔热板上开有供工件通过的过件孔，在预热室的过件孔处铰接有自封门，炉箱内底部设有陶瓷输送辊，所述预热室、主加热室、保温室内均设有电加热丝，所述冷冲压室内设有压机和冷冲压模具，所述成型室内设有压机和成型模具，所述成型室两侧均固定有工件转移机构。
3.根据权利要求2所述的一种热成型生产线，其特征在于，其中一个工件转移机构固定在位于保温室与成型室之间的隔热板的过件孔处，另一个工件转移机构固定在出料口处。
4.根据权利要求2所述的一种热成型生产线，其特征在于，过件孔的下孔壁低于陶瓷输送辊的最高点。
5.根据权利要求2或3所述的一种热成型生产线，其特征在于，所述工件转移机构包括电机、Z型摆动臂和可吸附工件的电磁铁吸附板，Z型摆动臂转动连接在炉箱壁上，电机的输出轴与Z型摆动臂上端固定连接，电磁铁吸附板水平固定在Z型摆动臂的下端。
6.根据权利要求2所述的一种热成型生产线，其特征在于，所述预热室的温度控制在500℃～600℃。
7.根据权利要求2所述的一种热成型生产线，其特征在于，所述主加热室的温度控制在900℃～1000℃。
8.根据权利要求2所述的一种热成型生产线，其特征在于，所述保温室的温度为700℃～800℃。
9.根据权利要求2所述的一种热成型生产线，其特征在于，所述进料口处设有将工件吹到陶瓷输送辊上的喷枪。
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