[发明专利]由金属板成型零件的方法

说明书

公开了一种由金属板成型零件的方法和由所述方法成型的零件，该方法包括以下步骤：(a)将金属板加热至温度T；以及(b)在将冷却手段施加至板的同时，在模具之间将板制成零件；其中在步骤a)中，以至少50℃.s^‑1的速率加热金属板，以及温度T高于临界成型温度并且不超过所述金属板的临界微观结构变化温度。

技术领域

本发明涉及由金属成型零件。在实施例中，本发明涉及由金属板成型零件的方法。

背景技术

使用“温冲压”的工艺(有时称为温成型技术)对于由金属板成型零件的方面是众所周知的。本质上，温冲压涉及将金属胚料(有时称为工件)加热到高温，并通过诸如模具组之类的工具从中形成零件；在加工工艺中高温提高了工件材料的延展性，并降低了工件材料中的流变应力，从而能够使复杂形状的零件成型。已知诸如此类的常规温冲压技术会在加工过程中损坏所需的工件微观结构，从而导致成型零件具有不可预测的性能，并且通常降低成型后强度。由于上述原因，通常不使用温冲压技术来形成高强度零件。硼钢板的典型温冲压工艺如图2中图表上的虚线所示，并在下面的加工路径中示出。

使用“热冲压”的工艺正在成为由金属板形成高强度零件的优选解决方案，这些零件可用于汽车“白车身”(BiW)、底盘和悬架(CS)零件。诸如硼钢的超高强度钢的开发使这种“热冲压”工艺可用于生产汽车安全关键面板零件，例如用于白车身和管状零件的A柱、B柱、保险杠、车顶纵梁、摇臂横梁和地板隧道，以及CS的扭力梁。近年来，全球对这种超高强度钢零件的需求一直在急剧增长。

图1示出了硼钢板的典型热冲压工艺。本质上，它包括以下步骤：

a)将钢坯料加热到其奥氏体化温度，例如925℃以上，并在该温度下均热，以使所有金属都能转变成奥氏体。在这种状态下，金属是柔软的并且具有高延展性(易于成型)；

b)快速将奥氏体材料坯料转移到压力机；

c)使用通常是水冷却的冷模具组将坯料成型为部件的形状；

d)将成型的零件在冷模具组中保持一定的时间(通常至少为6-10秒，取决于几何形状、板厚度、压力等)以进行淬火，从而使材料达到硬质相，例如形成的马氏体(用于高强度部件)；以及

e)当零件温度降至足够低的水平，例如250℃时，释放模具，然后取出部件。

有时将这种工艺称为“热冲压、冷模成型和淬火”工艺或“热冲压和压制硬化”工艺。

在用于由钢板成型复杂零件的这种现有的热冲压工艺中，在室温下将板材工件尽可能快地从熔炉转移到工具(模具组)上，同时使其变形和淬火。淬火速率足够快以在钢中产生马氏体微观结构，这是高强度产品的基础。将成型零件在冷模具组中放置一段时间，可以使成型零件冷却并形成“硬质相”(例如，在硼钢板的情况下为马氏体)，从而提高了成型后强度并减少回弹。本文中使用术语“回弹”来描述成型零件朝着其原始板材形状弹性变形的程度。

本发明的目的是提供对现有冲压工艺的改进，尤其是提供对用于高强度产品的现有冲压工艺的改进。

发明内容

一般而言，提出了一种快速温加热方法以提高高强度金属板零件的制造生产率。在提出的快速温加热方法中，快速加热金属板到其可以成型的温度。该温度低于临界微观结构变化温度，即低于将导致正被加热的金属的微观结构发生实质性变化的温度。令人惊讶地发现，在本方法提供的条件下，在成型之前对金属板进行快速加热，避免了金属板微观结构的任何实质性变化，并且与使用相同金属板但使用常规方法成型的零件的延展性和成型后强度相比，令人惊讶地提高了成型零件的延展性和成型后强度。甚至更令人惊讶地发现，根据本发明方法形成的零件的延展性和成型后强度为成型零件提供了与金属板在加热和成型之前相似的延展性和强度性能。

避免板的微观结构发生任何实质性变化意味着：