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高强钢冲压成型分析(高强钢热冲压成形工艺分析)
更新时间:2024-08-15 05:19:41

高强钢冲压成型分析(高强钢热冲压成形工艺分析)1

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热冲压成型工艺流程:

热冲压是将硼板加热到奥氏体化温度以上,使其材料组织发生奥氏体转变,并在奥氏体化温度下保温适当的时间,板料内部组织经过一段时间后会全部变为分奥氏体,之后利用机械夹手夹持着红热状态下的板料,然后将其快速移动到具有冷却水道的水冷模具内,开动压机实现板料的快速冲压,并保压一段时间使板料以一定的冷却速率淬火并且实现内部组织由奥氏体完全转化为马氏体的过程。

热冲压成形又分为直接(一次)成形和间接(二次)成形两种基本的类型。薄板的直接成形工艺过程主要是高强度钢板在高温炉中被加热到奥氏体化温度或以上,并保温一段时间以保证板料内部的组织完全转变为奥氏体,将红热板料快速放入具有冷却系统的水冷模具中快速冲压成形并保压一定时间以实现板料淬火,直接成形工艺需要价格昂贵的激光切割设备。二次成形过程是先通过一次冲压成形将板料冲压成需要的形状,然后在对预成形件再进行加热一定形一淬火,通过二次热冲压成形最终获得免除激光切边工序的高强度结构件

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高强钢热冲压成型的模具设计:

模具的工作部件是与零件直接接触的部件,其作用不仅仅冲压零件成型,还起到对零件冷却淬火的作用。因此工作部件是热成形模具的核心部件,对设计和材料都提出了比较高的要求。设计准则可概括如下:

(1)模具的设计必须符合冲压时的精度要求冲压的过程涉及到零件和模具的应力应变复杂剧烈的相互作用,因此设计时要保证在这种作用下零件表面的精度要求;

(2)模具的冷却系统必须符合零件在型腔内淬火的要求。冷却系统不仅仅应该具备快速转移零件热量的能力,使零件快速淬火生成马氏体组织。而且还应该具备均匀的冷却效果,这样在冲压过程中零件和模具不至于受到剧烈的热应力,可以提高模具的寿命

模具的工作部件直接与零件接触。由于在高温下零件的流动性能优异以及回弹微小,因此在设计型面时考虑的主要因素是减小零件的流动阻力,并使零件与模具表面紧密接触,以期达到优异的冷却性能。

热成形模具工作部件的必须具有合理的圆角半径值。圆角半径过小时,零件的直壁和过渡区变形过大,大大降低了危险断面的强度。总之,圆角半径小时会导致零件的拉深系数偏大,零件的流动阻力增大,零件与模具表面的摩擦力也相应增大,造成零件表面质量降低以及模具使用寿命缩短。理论上圆角半径越大,越有利于降低零件的流动阻力,但是过大的圆角半径会导致过渡部分强度降低。

在模具工作部件的设计中,凸凹模间隙值的大小对于零件的成形和冷却都有显著的影响。设计热成形模具凸凹模间隙的时候要考虑一下因素:

(1>模具表面与零件间的摩擦情况。凸凹模间隙越大,零件与模具之间的摩擦力就越小,零件的流动阻力就越小,这样就越有利于冲压出表面精度高的零件。对于模具的寿命也越有利。

(2)模具表面与零件间的接触情况。模具表面与零件之间的接触情况对热量的传递有重要的作用。间隙越大,零件表面与模具的接触就越不紧密,传热效果也就越差

热冲压成型的冷却系统:

热冲压模具冷却系统直接影响着板料奥氏体到马氏体微观组织转变的好坏以及相变产生是否均匀。因此热冲压模具冷却系统必须满足冷却能力强,冷却均匀性好的要求。为了使奥氏体尽可能多的转变为板条状马氏体,冷却系统首先要使成形件的冷却速度足够大,超过转变的最小冷却速率27°C /s,以保证转变的发生;其次,为了实现连续生产,冷却系统要能够在冲压间歇时间内使模具迅速冷却,确保每次冲压前模具初始温度相同。

冷却系统不仅要实现对成形件的淬火,还要使淬火均匀,即对模具和成形件的冷却要均匀。如果冷却不均匀,导致成形件各部分淬火程度不同,淬火后组织分布不均匀,成形件力学性能不均匀,还容易产生热应力影响成形件的尺寸精度和模具寿命。因此,冷却系统要尽量减小模具各个位置的温度差,使各个位置的冷却速率尽量相同。

目前热冲压的冷却方式主要是在热冲压模具内部开设冷却管道通入冷却介质。整个冷却过程包括板料与模具表面的热交换,模具内部的热传导,模具与冷却介质间的热对流,模具对外界热辐射和板料边缘的热辐射等过程。虽然整个冷却过程复杂,但是冷却效果好,冷却速率易于控制,因此成为了实际生产中广泛采用的冷却方式。实际生产中通入的冷却介质多为水。水的成本低廉可以重复使用,易于得到,而且水的流动性好,比热容高,冷却效果好,不造成污染,是一种应用最为广泛的冷却介质。

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总 结

通过以上论述我们初步了解了高强钢热冲压成型的基本知识,包括热冲压成型的总体介绍,热冲压成型的所需设备以及热冲压成型工艺的基本过程进行了介绍。其次再对热冲压成型的模具设计进行介绍,其中包括模具的结构,而模具的结构用包括模具部件的结构,模架结构和顶出器及脱料器的结构;在这之后又对热冲压冷却系统,并详细的介绍了热冲压冷却技术。从以上了介绍我们可以看出了热冲压成型技术在汽车轻量化中的重要地位,以及热冲压成型技术的不可忽视的重要地位

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