[发明专利]一种高强钢局部加热成形方法

说明书

技术领域：

本发明一种高强钢局部加热成形技术方法，主要涉及高强度钢的冲压成形技术，属于冲压成形技术领域。

背景技术：

减重降耗和提高安全性是当前汽车制造业的主要发展趋势，为了实现汽车油耗少，排放少，安全性高等多重目标，人们开始大量使用高强度钢，但这类钢强度高，变形抗力很大，成形性较差，零件上形状复杂、变形量大的区域，极易出现开裂的情况。

高强钢冲压件是很多行业都广泛使用的冲压件，尤其在车身结构件中需求量大，成形质量要求高，基本都是通过拉深来成形的。但高强钢冲压件成形质量一直不稳定，主要是局部形状复杂，变形量大的区域本身易开裂，加之由于高强钢强度高，成形性差，使高强钢冲压件更易出现开裂缺陷，且难以控制，导致零件质量受到很大影响，是长期困扰冲压成形生产领域，并急需解决的问题。

目前，针对高强钢成形性较差的缺点，已经发明出相应的热冲压成形技术，能很好地改善其成形性，得到强度和形状精度双高的零件，但是这种技术只适用于硼合金钢板，对高强度钢并不适用；而且，热冲压成形技术无论是加热和成形装备制造，还是工艺开发，以及后续的加工处理，难度都较大，且成本非常高。

为了更好地实现高强钢的成形，经过理论分析和大量实验研究后，本发明提出一种改善高强度钢的局部成形性的方法，可以有效提高易开裂区域的成形性，大幅度提高高强度冲压件的成形质量，非常适用于成形性差的高强钢板的冲压成形。

发明内容：

本发明提供一种高强钢局部加热成形方法，主要为了解决高强度钢在成形过程中容易出现的多处局部拉裂的问题，通过变形区局部加热，传力区局部冷却的方法，改善成形性及整体成形质量。下面以汽车冲压件中最为典型的拉深件为例，结合附图对本发明原理进行说明。

所述方法中模具结构主要由凹模、凸模、压边圈等组成，将处于凹模和压边圈之间的毛坯(简称变形区)局部加热，侧壁与底部过渡区的毛坯(简称传力区)局部冷却，一方面减小变形区材料的变形抗力，另一方面又不致减少、甚至提高传力区的承载能力，以最大限度地提高局部易破裂区域的变形程度。变形区材料的变形抗力下降，塑性提高，可以更容易地通过传力区流入制件底部，以补偿形状复杂、变形量大处材料，控制在双向拉应力状态下厚度的急剧变薄。

本发明中所述方法是对易拉裂部位附近的、处于凹模和压边圈之间的毛坯进行局部加热，在对应位置的凹模口和凸模内设置冷却管道，通以冷却水，对处于其间的毛坯进行局部冷却。

所述方法模具结构中的凹模和压边圈由于被加热，所以，要选择耐热的模具材料。

所述的加热装置是在压边圈及凹模的中心部位开设一个环形室，里面装入电阻加热元件，冷却装置是在凹模口边缘和凸模内部开设冷却管道。

所述方法中开设的环形室，为了提高加热元件的加热效率，在凹模及压料板和它们的垫板之间，放置隔热材料。由于在隔热材料上加有压料力，尽可能考虑采用硬质的石棉，或隔热性的陶瓷。如果隔热材料的厚度不均匀，会使加在坯料上的压料力不均匀，产生法兰边皱纹，应加以注意。

所述板料为高强度钢板，强度高，延伸率低，制件形状上存在拉深深度大，急转弯和断面突变，导致这些位置变形量大，易开裂。

本发明所述高强钢制件存在拉深深度大，急转弯和断面突变等结构特点。在拉深过程中，拉深力作用于底部制件，通过侧壁将力传递至变形区毛坯，变形区坯料通过凹模口的过渡圆角区发生塑性变形，在此区域，材料除受径向拉深外，同时产生塑性弯曲，使板厚减小。材料离开凹模圆角后，产生反向弯曲。制件侧壁受轴向拉伸，为传力区。制件底部处于双向拉伸应力状态。而急转弯和断面突变处的局部受力最大，变薄严重，当所受外力大于板料的抗拉强度时，便会在此处产生拉裂。对易开裂部位附近的凹模和压边圈的之间的毛坯进行局部加热，以提高变形区材料的塑性，降低其变形抗力，增大其成形性，使其更易流入制件底部，补充个别变形量大、变薄趋势非常严重的部位；对拉入凸凹模之间、处于侧壁和底部过渡区的毛坯进行冷却，使之发生硬化，不致降低传力区的抗拉强度，故在一次成形中可获得很大的变形程度。

附图说明：

附图为本发明的成形模具结构原理图。

图1：原始成形工艺得到的零件；

图2：坯料上对应的减薄位置及加热区域；

图3：模具结构截面示意图。