減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是，包括以下工藝步驟：（1）在熱成形處理之前對工件進行落料和預沖孔加工，在工件上得到預沖孔，預沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑；（2）對工件進行熱成形處理；（3）將工件放置在下模上，由壓料板從上部壓住工件后，沖頭和凹模套對工件進行沖孔，沖孔的位置為預沖孔所在的位置，從而得到最終所需孔徑的孔。當步驟（1）得到的預沖孔的孔徑無法滿足孔徑公差要求時，在步驟（2）熱成形處理之后，對工件進行熱成形后預沖孔，得到的預沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑。所述預沖孔比工件所需加工孔的孔徑小0.5mm～5mm。本發(fā)明在不增加額外成本也不損失生產效率的前提下，有效減小沖頭的磨損，延長沖頭使用壽命。
【專利說明】減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，尤其是一種經過熱成形處理后的高強度及超高強度鋼板的沖孔工藝，屬于熱成形鋼板的分離【技術領域】。

【背景技術】
[0002]高強度鋼板強度高，特別是在正火或正火加回火狀態(tài)有較高的綜合力學性能，高強度鋼板的應用是同時確保輕量化和碰撞安全性的有效手段，因此在大型船舶、橋梁、電站設備、中、高壓鍋爐、高壓容器、機車車輛、起重機械等工程行業(yè)領域中應用廣泛。而熱成形鋼板作為一種新興事物，其生產工藝不同于普通的高強度鋼板，熱成形鋼板的生產工藝通常包括成形和淬火冷卻兩個階段，其中，成形階段需要在高溫下由模具一次沖壓成形，淬火冷卻階段需要通過控制一定的冷卻速度迅速冷卻，從而使鋼板發(fā)生從奧氏體微觀組織向馬氏體微觀組織的轉變，由此得到極高的強度和硬度，以常見硼鋼為例，熱成形處理后其強度達到1500Mpa左右。一般的高強度鋼板的抗拉強度在400MPa?450MPa左右，而熱成形鋼材加熱前抗拉強度即已達到500 MPa?800MPa，加熱成形后則可提高至1300?1600 MPa，其強度為普通高強度鋼材的3?4倍，其硬度僅次于陶瓷，但又具有鋼材的韌性，以常見熱成形硼鋼鋼板為例，強度達到1500MPa，延伸率為5%左右，已經遠遠超過一般意義的高強鋼，其分離工藝難度遠遠高于普通鋼板和常見高強鋼鋼板。
[0003]對于熱成形鋼板的沖孔，由于鋼板本身強度和硬度非常高，沖頭磨損非常嚴重，最終產生沖孔毛刺，影響工件質量。為此，常用的方法為使用高硬度的粉末冶金鋼，甚至在粉末冶金鋼的基礎上增加TD、PVD涂層等表面處理技術，沖頭的成本由此變得非常昂貴，而沖頭的壽命提升幅度并不明顯，通常在5，000?20，000沖次仍然需要更換沖頭。
[0004]通過分析沖孔時候的靜水壓力可以發(fā)現，造成沖頭磨損非常嚴重的主要原因在于沖孔后工件孔徑小于沖頭尺寸，從而在沖頭脫離工件之前，被工件緊緊“箍”住。而工件沖孔后孔徑小于沖頭尺寸，根本原因在于，沖孔時沖頭有沿孔徑徑向對工件擠壓的力，當沖孔破裂后工件沿孔徑徑向回彈，從而使得孔徑小于沖頭尺寸，將沖頭緊緊“箍”住。而相對于修邊磨損輕微，沖孔磨損嚴重主要是由于其為封閉曲線，對沖頭徑向拉力的反約束大幅度加重了這種徑向回彈。目前所有的沖頭解決方案都局限在如何提高沖頭材料的性能，而沒有從根本上考慮如何減輕甚至消除這種徑向回彈。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，在不增加額外成本也不損失生產效率的前提下，有效減小沖頭的磨損，延長沖頭使用壽命。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術方案，所述減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是，包括以下工藝步驟:
(I)在熱成形處理之前對工件進行落料和預沖孔加工，在工件上得到預沖孔，預沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑；
(2)對工件進行熱成形處理；
(3)將工件(I)將工件放置在下模上，由壓料板從上部壓住工件后，采用沖頭(5)和凹模套(4)對工件(I)進行沖孔，沖孔的中心位置與預沖孔(2)的中心位置重合，從而得到最終所需孔徑的孔。
[0007]進一步的，當步驟(I)得到的預沖孔的孔徑無法滿足孔徑公差要求時，在步驟(2)熱成形處理之后，對工件進行熱成形后預沖孔，得到的預沖孔的孔徑小于工件所需加工孔的孔徑。
[0008]進一步的，所述預沖孔比工件所需加工孔的孔徑小0.5mm?1mm0
[0009]進一步的，所述沖頭與凹模套的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件厚度的5%?15%。
[0010]進一步的，所述沖頭的材質選擇冷作工具鋼SKD11、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。
[0011]本發(fā)明具有以下技術效果:
(1)本發(fā)明的實質是針對封閉曲線沖孔時的徑向回彈，提出如何減小徑向回彈的解決方案。由于在最終沖孔之前進行預沖孔，最終沖孔是封閉曲線內的材料大幅度減少，對沖孔時徑向擠壓力的反約束力也大幅度減少，從而從根本上減小了徑向回彈，工件沖孔后“箍”住沖頭的現象根本上減輕了，從而最終減小了沖頭的磨損。不論采用何種材質的沖頭，本發(fā)明的沖頭使用壽命都遠優(yōu)于未進行預沖孔工藝方案的沖頭使用壽命；
(2)本發(fā)明可以在熱成形之前的落料工藝進行預沖孔，因為熱成形硼鋼鋼板在熱成形之前進行落料時為退火狀態(tài)，強度和硬度都很低，約為熱成形后強度和硬度的1/3，此時進行預沖孔，與普通沖裁無異，沖頭使用壽命長久。
[0012](3)本發(fā)明可以熱成形之后進行預沖孔工藝，雖然此時工件強度和硬度已經急劇上升，但由于是預沖孔，對沖孔后工件質量的要求要低很多，只要不影響到后序最終沖孔的工件質量即可；沖頭使用壽命也大幅度提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明工件沖孔前的示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明工件沖孔時的示意圖。
[0015]圖中序號:工件1、預沖孔2、壓料板3、凹模套4、沖頭5。

【具體實施方式】
[0016]下面結合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]實施例一:一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，工件的材質:硼鋼22MnB5，厚度1.6mm，長度400mm，寬200mm，所沖孔為圓孔，直徑為1mm ；
上述工件通過以下步驟進行具體加工處理:
第一步，熱成形之前對工件進行落料和預沖孔加工，落料尺寸為400 X 200mm,預沖孔孔徑為7mm ；
第二步，對工件進行熱成形加工；
第三步，按照工件最終孔徑尺寸，對工件進行沖孔加工。
[0018]實施例二:一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，工件為汽車用B柱，材質:硼鋼22MnB5，料厚1.2mm，長度1250mm，寬430mm，所沖孔為圓孔，直徑為12mm ；
上述工件通過以下步驟進行具體加工處理:
第一步，熱成形之前對工件進行落料和預沖孔加工，落料尺寸為400 X 200mm,預沖孔孔徑為8mm ；
第二步，對工件進行熱成形加工，得到熱成形后工件B柱；
第三步，按照工件最終孔徑尺寸，對工件進行沖孔加工。
【權利要求】
1.一種減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是，包括以下工藝步驟: (I)在熱成形處理之前對工件(I)進行落料和預沖孔加工，在工件(I)上得到預沖孔(2)，預沖孔(2)的孔徑小于工件(I)所需加工孔的孔徑； (2 )對工件(I)進行熱成形處理； (3)將工件(I)將工件放置在下模上，由壓料板從上部壓住工件后，采用沖頭(5)和凹模套(4)對工件(I)進行沖孔，沖孔的中心位置與預沖孔(2)的中心位置重合，從而得到最終所需孔徑的孔。
2.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:當步驟(I)得到的預沖孔(2)的孔徑無法滿足孔徑公差要求時，在步驟(2)熱成形處理之后，對工件(I)進行熱成形后預沖孔，得到的預沖孔(2)的孔徑小于工件(I)所需加工孔的孔徑。
3.如權利要求1或2所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:所述預沖孔(2)比工件(I)所需加工孔的孔徑小0.5mm?10mm。
4.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:所述沖頭(5)與凹模套(4)的沖孔之間保持間隙，該間隙為工件(I)厚度的5%?15%。
5.如權利要求1所述的減小熱成形鋼板沖孔沖頭磨損的工藝，其特征是:所述沖頭(5)的材質選擇冷作工具鋼SKD11、D2、高速鋼或粉末冶金鋼。
【文檔編號】B21D28/26GK104438573SQ201410734245
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權日:2014年12月8日
【發(fā)明者】陳揚, 孫財, 李向榮, 楊云龍 申請人:無錫朗賢汽車組件研發(fā)中心有限公司