一种多类型不锈钢工件热冲压成型工艺

摘要

本发明公开了一种多类型不锈钢工件热冲压成型工艺，所用的成型工艺采用的热冲压成型装置包括多个下模座；每一下模座上分别安装有一下模具；多个上模座；每一上模座上分别安装有一上模具；上模具设置于下模具正上方；上模具和下模具成对设置，并设计成用以加工不同形状尺寸的工件，控制系统根据需要加工的工件类型，选择对应的上下模具组以及冲压工艺，本发明可适应多种工件的迅速切换热冲压加工，简化了工作流程，提高了生产效率；适合现代化的生产需求。

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢加工领域，特别是涉及一种多类型不锈钢工件热冲压成型工艺。

背景技术

节能减排已经成为当今世界发展的重要主题，国家也出台了一系列的相关法律法规，因而高耗能的钢铁产业正日益面临严峻的挑战。实现先进的高性能、高强度钢制品加工用也成为目前产业发展的重要方向。其中热冲压加工是高性能钢制品的重要加工方法，热冲压是把高强钢板加热到奥氏体化温度并保温使奥氏体均匀化，然后快速移动到冲压模具上，在模具上完成冲压过程和保压淬火，最后获得组织形态以马氏体为主的高强钢冲压件。现有的热冲压装置只安装有一对冲压模组，当需要完成不同工件的冲压作业时，则需要手工更换冲压模组，更换组装繁琐，影响生产效率；不适应现代化的生产需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多类型不锈钢工件热冲压成型工艺。

本发明完整的技术方案包括：

一种多类型不锈钢工件热冲压成型工艺，其特征在于，所述的成型工艺采用的热冲压成型装置包括机座，固定于机座上的回转台，及安装于回转台上方的液压机组；回转台台面上间隔设置有多个下模座；每一下模座上分别安装有一下模具；液压机组通过支撑架安装于回转台上方；液压机组包括主机，及固定于主机顶部的液压缸，及与液压缸其活塞杆连接的升降架，及活动安装于升降架下方的上模组；上模组包括上模架，及均布于上模架表面的多个上模座；每一上模座上分别安装有一上模具；上模具设置于下模具正上方；上模架中央沿其轴向贯穿安装有传动轴；传动轴其一端穿过第一导板并与旋转电机传动连接；传动轴其另一端通过轴承座总成与第二导板连接；旋转电机通过第三导板固定于升降架下方；

所述上模具包括用于冲压第一工件的第一上模具，及用于冲压第二工件的第二上模具，及用于冲压第三工件的第三上模具；所述第一上模具、第二上模具和第三模具之间间隔120°；

所述下模具包括用于冲压第一工件的第一下模具，及用于冲压第二工件的第二下模具，及用于冲压第三工件的第三下模具；所述第一下模具、第二下模具和第三模具之间间隔120°；

所述上模具和下模具上设有加热机构和冷却机构。

优选的，所述装置还包括控制系统，所述控制系统预存有第一工件、第二工件、第三工件的热冲压加工参数。

优选的，所述工艺具体包括如下步骤：

（1）将特定组分的材料通过熔炼铸造方法得到不锈钢板；

（2）对得到的钢板进行定长剪切，并经过冷轧得到不锈钢板料；

（3）将轧制后的板料加热到奥氏体转变温度并保温，使其完全奥氏体化；

（4）控制系统根据需要加工的工件类型，将对应的上模具和下模具转到加工工位；并启动加热机构和冷却机构使其达到预设的工作状态；

（5）将加热后的板料送入热冲压成型装置，控制系统控制上模具落下与下模具对板料进行压制成型；

（5）压制成型后按预设工艺保压淬火，控制系统控制冷却水进入冷却通道按预设工艺对工件进行淬火冷却，使组织完全转变为马氏体；

（6）工件脱模并进行后续处理。

本发明相对于现有技术的优点为：本发明针对现有技术中热冲压装置不能适应不同工件的冲压作业的技术问题，设计了在冲压装置上设置多组模具，可适应多种工件的迅速切换热冲压加工，简化了工作流程，提高了生产效率；适合现代化的生产需求。

附图说明

图1为本发明公开的热冲压成型模具的一种结构示意图。

图2为本发明公开的热冲压成型模具的又一种结构示意图。

图3为水冷块剖面图。

图中：1—工作块；2—水冷块块；3—第一冷却水道；4—第二冷却水道；5—第三冷却水道；6—热电偶。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。

本发明一种多类型不锈钢工件热冲压成型工艺，所采用的热冲压成型装置主体结构大致与CN 212264257接近，包括机座，固定于机座上的回转台，及安装于回转台上方的液压机组；回转台台面上间隔设置有多个下模座；每一下模座上分别安装有一下模具；液压机组通过支撑架安装于回转台上方；液压机组包括主机，及固定于主机顶部的液压缸，及与液压缸其活塞杆连接的升降架，及活动安装于升降架下方的上模组；上模组包括上模架，及均布于上模架表面的多个上模座；每一上模座上分别安装有一上模具；上模具设置于下模具正上方；上模架中央沿其轴向贯穿安装有传动轴；传动轴其一端穿过第一导板并与旋转电机传动连接；传动轴其另一端通过轴承座总成与第二导板连接；旋转电机通过第三导板固定于升降架下方。

所述上模具和下模具成对设置，并设计成用以加工不同形状尺寸的工件，如图1和图2所示的，为两种不同工件的示例，优选的，在本发明中共有三组不同的上下模具组，之间间隔120°，可加工三种不同的工件。

所述工艺具体包括如下步骤：

（1）将特定组分的材料通过熔炼铸造方法得到不锈钢板；所用的不锈钢材料组分为：C：0.04%~0.06%、Si：1.0%~1.2%、Mn：0.6%~0.7%、Cr：14.5%~18%、Ni：8.5%~10%、Mo:1.2%~1.5%、Cu:0.1%~0.2%、P<0.03%、S<0.03%、Al:1.2%~2.5%、Ti：0.5%~0.8%、N<0.1%,余量为Fe。可选的，不锈钢材料表面有抗菌层。

（2）对得到的钢板进行定长剪切，并经过冷轧得到不锈钢板料；

（3）将轧制后的板料加热到将轧制后的板料加热到820~880℃并保温，使其完全奥氏体化；

（4）控制系统根据需要加工的工件类型，将对应的上模具和下模具转到加工工位；并启动加热机构和冷却机构使其达到预设的工作状态；

（5）将加热后的板料送入热冲压成型装置，送入过程时间不大于2s，控制系统控制上模具落下与下模具对板料进行压制成型；

（5）压制成型后按预设工艺保压淬火30~60s，控制系统控制冷却水进入冷却通道按预设工艺对工件进行淬火冷却，使组织完全转变为马氏体；淬火过程降温速率为45~55℃/s。

（6）对工件进行回火热处理。

（7）对热处理后的工件进行后续喷丸除氧化皮，抛光上漆等工艺。

其中，不同的工件由于形状和质量不同，对冷却强度的要求也不同，需要不同的冷却速度，尤其是对某些部件，只有当工件的冷却速率大于临界冷却速率时奥氏体才会转变为马氏体。而现有的热冲压机而言，其冷却机构只能提供固定的冷却强度。为适应上述要求，本发明的模具的冷却机构进行了改进，包括冲压用的工作块1与冷却用的水冷块2相组合的方式，在水冷块上增设冷却机构。由于上模和下模的结构和要求类似，现以下模为例，对本发明的冷却机构进行说明。

如图1所示，本发明公开的不锈钢热冲压成型冷却机构，包括工作块1和水冷块2，工作块1与水冷块2固定连接，并且工作块1可更换，工作块1表面加工出与待热冲压工件形状相同的工作面。

水冷块里设有多条迷宫式排布的冷却水道，如图3所示的水冷块横截面，包括第一冷却水道3、第二冷却水道4和第三冷却水道5；其中第一冷却水道3、第二冷却水道4和第三冷却水道5的横截面积之比为第一冷却水道：第二冷却水道：第三冷却水道=25:64:36。根据所需要加工的多种工件的热冲压温度、壁厚、淬火降温速率不同需求，通过不同面积的三条冷却水道的不同组合方式，以及冷却水参数的调节，来获取所需的冷却强度。

其中第一冷却水道3、第二冷却水道4和第三冷却水道5分别通过独立的电磁阀在左侧连接独立进水口，并在右侧连接独立排水口。控制系统控制，可以分别调节各冷却水道的电磁阀开关，可以实现7种不同的冷却水通道组合，针对厚度差异较大的多种尺寸冲压件均可实现灵活的冷却强度。

同时通过监控冷却过程中不同位置处的降温速率，以及调控各冷却水道的冷却水的流速，以保证工件的保压淬火降温速度，并合理的控制冷却水用量。具体的，分别在第一冷却水道3、第二冷却水道4和第三冷却水道5流经路径的1/3处、2/3处和出口位置处分别设置测温热电偶6，测温热电偶6穿过水冷块进入冷却水道，各冷却水道通过水泵连接水箱，通过控制系统控制水泵，冷却水流速。在保温淬火过程中，各热电偶将所使用的各冷却水道的各处冷却水温度实时反馈到控制系统，并分别各冷却水道的1/3处，2/3处和出口处的平均温度。在实际淬火过程中，冷却水进入时的温度为20~25℃，初始流速为0.4m/s。当任意两相邻测温点（即冷却水道的1/3处和2/3处，或2/3处和出口处）的平均温度的温差大于10℃时，增加冷取水流速至原来的1.5倍，当小于4℃时，减少冷取水流速至原来的0.8倍，通过上述调控方式，可以在保证冷却速度的前提下，合理分配冷却水用量，降低了成本，减少能耗。

以上申请的仅为本申请的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范围。