CN109433960A - 热冲压高强钢汽车车身覆盖件及其制造方法、制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件及其制造方法、制造系统，该方法包括对马氏体不锈钢板进行剪裁，所述马氏体不锈钢板为冷轧退火酸洗态；将剪裁好的板料放到加热装置内加热达到奥氏体状态并保温；将加热后的板料放置到压机的模具内进行压制成型；压制完成后的板料在模具内保压并冷却，当板料的材料组织转变为马氏体时，从模具中取出后，最后进行表面处理。本发明采用马氏体不锈钢材料，经过热冲压成形来获得汽车车身的外覆盖件，由于屈服强度很高，弹性极好，可以吸收更多的外来物体撞击能量，获得极好的抗凹坑性能，还可以进行制件厚度的减薄，由于不锈钢本身的耐腐蚀性良好，不需要对材料进行表面镀锌处理，并且汽车外覆盖件进行。

Description

热冲压高强钢汽车车身覆盖件及其制造方法、制造系统

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，特别涉及一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件及其制造方法、制造系统。

背景技术

在当前的汽车车身外覆盖件产品中，绝大多数采用具有深冲性能的碳钢，或具备烘烤硬化性能的低合金钢或带有镀锌层的冷轧钢板。覆盖件成形制造工艺也是传统的冷冲压工艺。大多数车身外覆盖件的厚度在0.65-0.8mm左右，抗拉强度普遍在300MPa-400MPa之间。受车身外覆盖件性能的要求，要求覆盖件具备一定的抗凹坑能力。并且，汽车外覆盖件经过电镀、喷底漆、中漆、面漆，完全掩盖了本来的金属质感，受汽车轻量化和抗凹能力，外观要求，常规的汽车车身外覆盖件的性能越来越难以满足需求。

发明内容

本发明提供一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法、制造系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，包括：从马氏体不锈钢板上剪下板料，其中，所述马氏体不锈钢板经过冷轧退火酸洗处理，所述马氏体不锈钢板的厚度为0.3-0.7mm；对剪裁好的板料进行加热，在所述板料处于奥氏体状态后进行保温，其中，加热和/或保温的最高温度为950℃～1100℃；将保温后的板料放置到模具内进行压制成型；对压制完成后的板料在模具内进行保压并冷却，直至板料的材料组织转变为马氏体；取出变为马氏体的板料，对外覆盖件板件与内覆盖件进行包边压合，然后外覆盖件总成进行电解抛光、电镀、电泳、喷涂等表面处理

作为优选，步骤“将保温后的板料放置到模具内进行压制成型”包括：取出保温后的板料和对取出的板料进行压制成型，其中，取出保温后的板料和对取出的保温材料进行压制成型的总时长不大于25秒。

作为优选，所述板料从取出到放入模具的时间为4-20秒；板料从放入模具到模具开始压制的时间为1-2秒；从模具开始压制到模具压制到底的时间为1-3秒

作为优选，压制完成后的板料的保压时间为1-10秒。

作为优选，一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，制件在热成形工艺中完成周圈翻边区域的近似直角折弯成形。

作为优选，包括：在剪下板料之前，对所述马氏体不锈钢表面进行前序处理，所述前序处理包括镜面抛光、拉丝和磨砂处理中的一种或多种。

作为优选，在步骤“对剪裁好的板料进行加热，在达到所述板料处于奥氏体状态后对板料进行保温，其中，加热的最高温度为950℃～1100℃”中，包括，所述板料在还原性气氛或真空环境中进行加热和/或保温，优选地，所述板料在真空环境下的加热温度在700℃以上时，所述真空环境的真空度小于100Par。

作为优选，所述马氏体不锈钢材料的组分及重量百分比含量为：C：0.05％-0.4％，Si：0.5％-1.5％，Mn：0.5％-1.5％，Cr：10％-15％，Ni：<1％、其余为铁和微量元素；优选地，所述微量元素为Nb：0.1％-1％，Mo：0.1％-1％，V：0.1％-1％，N：0.01％-0.1％。

本发明还提供一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造系统，包括：剪裁机构，所述剪裁机构用于从马氏体不锈钢板上剪下板料；温度控制装置，所述温度控制装置用于对剪裁好的板料进行加热，在达到所述板料处于奥氏体状态后对板料进行保温，其中，加热的最高温度为950℃～1100℃；具有模具的压机，所述模具用于对保温后的板料进行压制成型。激光包边装置，对外覆盖件和内板件进行包边压合。表面处理设备，对汽车车身覆盖件进行抛光、电泳、喷涂

本发明还提供一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件，采用所述的制造方法制造形成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的外覆盖件采用马氏体不锈钢进行热冲压成型制造，其抗拉强度超过1000Mpa，属于超高强钢；

2、传统的马氏体不锈钢室温力学性能高，延伸率低，不适合冲压成型，但是经过热成型工艺，将马氏体不锈钢加热到奥氏体温度，成型性能优异，冷却组织转变成马氏体组织，机械性能优异；

3、由于马氏体不锈钢的抗拉强度超过1000Mpa，而传统的镀锌板才300Mpa，传统镀锌板外板件厚度一般在0.7mm，而马氏体不锈钢板则可使用0.3-0.7mm左右厚度的材料，汽车车身覆盖件的重量可以减轻30％以上。

4、汽车车身覆盖件容易受到撞击凹陷，采用马氏体不锈钢，强度和硬度更高，抗凹性更强。

5、马氏体不锈钢容易抛光成镜面，表面处理后外观效果更加美观。

附图说明

图1为本发明的热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法流程图；

图2为本发明实施例1和2中整体式车门板的结构示意图；

图3为图2中整体式车门板的R角局部放大图；

图4为本发明实施例1和2中的整体式车门板的预翻边示意图；

图5为本发明实施例1和2中的整体式车门板的包边压合示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参照图1，本发明提供一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，包括：

对马氏体不锈钢板进行剪裁，得到待压制的板料，其中，所述马氏体不锈钢板经过冷轧处理或者经过冷轧退火酸洗处理，厚度为0.3-0.7mm，优选为0.4-0.55mm，使得汽车车身覆盖件的重量得以大大减轻。进一步的，在剪下板料之前，对所述马氏体不锈钢表面进行前序处理，所述前序处理包括镜面抛光、拉丝和磨砂处理中的一种或多种。

具体地，所述马氏体不锈钢材料的组分及重量百分比含量为：C：0.05％-0.4％，Si：0.5％-1.5％，Mn：0.5％-1.5％，Cr：10％-15％，Ni：<1％、其余为铁。优选为0Cr13，1Cr13、2Cr13、3Cr13。进一步的，还可以上述马氏体不锈钢的基础上添加微量元素Nb、Mo、V、N，优选为Nb：0.1％-1％，Mo：0.1％-1％，V：0.1％-1％，N：0.01％-0.1％。上述马氏体不锈钢材料的马氏体开始转变温度通常为100-300℃，平均为200℃，故马氏体不锈钢材料在热成型过程中，即使温度下降也不会迅速下降到300℃以下，故不会在对马氏体不锈钢板进行压制之前便出现马氏体转变，保证了板料的成形性能。

接着，对剪裁好的板料进行加热，在达到所述板料处于奥氏体状态后对板料进行保温，其中，加热的最高温度为950℃～1100℃。具体地，将剪裁好的板料放到加热装置内加热达到奥氏体状态并保温，使板料中的奥氏体均匀化，由于板料很薄，故需要很短的保温时间便可以实现，本实施例的保温时间优选为1min左右。具体地，将板料放置在加热装置中进行加热处理，并且，板料在进入加热装置前，在板料的模具压边区域双面喷涂润滑剂，板料放置到加热装置中后，所述加热装置的内部为还原性气氛或真空环境，以保护板料，避免板料在加热装置的高温环境内被氧化的。当然，所述板料可以在空气环境下进行预加热，但在空气环境下加热的最高温度不超过700℃，板料在真空环境下加热的温度在700℃以上时，真空度要控制在100Par～0.1Par或比0.1Par更高的真空度。

进一步的，在加热装置里加热的板料的最高温度为950℃～1100℃，优选1020℃-1050℃。加热装置的最高温度为1020℃-1200℃，优选1050℃。

接着，将加热后的板料放置到模具内进行压制成型；具体地，所述板料从加热装置中取出，并且所述板料从加热装置转移至模具中的时间为4-20秒，优选为6秒。板料从放入模具到模具开始压制的时间为1-2秒，优选为1秒。从模具开始压制到模具压制到底(即模具合模)的时间为1-3秒，优选为1秒。整个过程最多不超过25秒，确保板料可以保持在较高的温度，进而为其成型提供了保证。

压制完成后的板料在模具内保压1-10秒并冷却至接近室温，当板料的材料组织转变为马氏体时，从模具中取出。也即是说，本发明是将退火态组织的马氏体不锈钢加热转变至奥氏体后，在保持奥氏体态时进行成型而经过保压期间后在模具内的继续冷却，从而使得奥氏体组织转变为具有高强度的马氏体组织，其抗拉强度为800MPa-1700MPa，断后延伸率为6％-15％。

使用激光对取出的板料进行激光切边，当然也可以在模具里进行热成型的同时进行切边。进一步的，板料在热成形时还完成预翻边操作，即近似直角折弯成形，折弯线与后序的包边线重合。

接着，对切边后的制件进行抛光，以制造外表面的镜面效果。

先对板料的翻边区域进行局部加热，加热方法可以采用感应加热，激光加热或火焰加热，再将板料与内覆盖件进行包边压合。

最后，对于内外覆盖件包边后的总成制件，进行外表面处理，所述表面处理可采用电解，电镀、电泳、喷涂以及激光处理。

本发明还提供一种汽车车身覆盖件的制造系统，包括：剪裁机构，所述剪裁机构用于从马氏体不锈钢板上剪下板料；温度控制装置，所述温度控制装置用于对剪裁好的板料进行加热，在达到所述板料处于奥氏体状态后对板料进行保温，其中，加热的最高温度为950℃～1100℃；具有模具的压机，所述模具用于对保温后的板料进行压制成型。

下面结合实施例，详细说明本发明：

实施例1

本实施例所需制备的零件为整体式车门板100，结构如图1-2所示。

首先，采用厚度为0.55mm且经过冷轧退火酸洗处理的3Cr13马氏体不锈钢板，马氏体转变温度230℃，所含成份包括C：0.32％，Si：0.3％，Mn：0.3％，Cr：13％，Ni：0.6％；

接着，将剪裁好的板料放入加热炉内进行加热至1050℃，并保温1min；

接着，将板料放入模具内进行压制，板料加热后从加热炉转移至模具里的时间6s，板料放入模具到模具开始压制的时间为1s，模具开始压制到模具压制到底的时间为1s；

接着，压制完成的板料在模具内保压6s，待板料冷却接近室温，材料组织转变为马氏体时从模具内取出；

接着，冲压后对零件进行抛光制造外表面的镜面效果；

接着，采用激光加热方式对翻边区域进行加热，再进行与内覆盖件的包边压合，包边压合过程示意图如图3、图4所示；

接着，对于内外覆盖件包边后的总成制件，进行透明彩色电泳处理；

实施例2

本实施例所需制备的零件同样为整体式车门板100，结构如图1-2所示。

首先，采用厚度为0.5mm且经过冷轧退火酸洗处理的马氏体不锈钢板，马氏体转变温度280℃，所含成份包括C：0.06％，Si：0.3％，Mn：1.1％，Cr：12％，Ni：0.6％，Nb：0.5％，；

接着，将剪裁好的板料放入加热炉内进行加热至1050℃，并保温1min；

接着，将板料放入压机的模具内进行压制，板料加热后从加热炉转移至模具里的时间6s，板料放入模具到模具开始压制的时间为1s，模具开始压制到模具压制到底的时间为1s；

接着，压制完成的板料在模具内保压6s，待板料冷却接近室温时从模具内取出；

接着，采用激光加热方式对翻边区域进行加热，再进行与内覆盖件的包边压合，包边压合过程示意图如图3、图4所示；

接着，对于内外覆盖件包边后的总成制件，进行电解抛光和透明彩色涂镀处理。

综上所述，本发明采用马氏体不锈钢在经过高温加热，将原退火态组织转变为奥氏体后，在马氏体开始转变温度(约220℃)以上，都具有远好于马氏体组织的成形性能。奥氏体材料在这个温度区域进行冲压成形，可以获得对于复杂形状优良的成形效果。在成形结束后，经过保压期间模具内的继续冷却，奥氏体组织转变为具有高强度的马氏体组织。马氏体不锈钢相对较低的马氏体开始转变温度以及马氏体不锈钢宽广的冷却速度范围，都使得其成为一个优良的薄板的热冲压成形材料。采用马氏体不锈钢材料，经过热冲压成形来获得汽车车身的外覆盖件，由于强度很高，可以进行制件厚度的减薄，由0.65mm-0.8mm减薄到0.4mm-0.55mm,减重超过30％。抗凹坑试验表明，0.55mm厚的热冲压马氏体不锈钢的凹坑抵抗能力超过0.7mm烘烤硬化板。由于不锈钢本身的耐腐蚀性良好，不需要对材料进行表面镀锌处理。另外，由于不锈钢很容易做到镜面效果，对车身的外观起到了良好的美化效果。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

从马氏体不锈钢板上剪下板料，其中，所述马氏体不锈钢板经过冷轧退火酸洗处理，所述马氏体不锈钢板的厚度为0.3-0.7mm；

对剪裁好的板料进行加热，在所述板料处于奥氏体状态后进行保温，其中，加热和/或保温的最高温度为950℃～1100℃；

将保温后的板料放置到模具内进行压制成型；

对压制完成后的板料在模具内进行保压并冷却，直至板料的材料组织转变为马氏体；

取出变为马氏体的板料；

对取出的板料进行抛光、包边压合和表面处理。

2.如权利要求1所述的一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，步骤“将保温后的板料放置到模具内进行压制成型”包括：取出保温后的板料和对取出的板料进行压制成型，其中，取出保温后的板料和对取出的保温材料进行压制成型的总时长不大于25秒。

3.如权利要求2所述的一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，所述板料从取出到放入模具的时间为4-20秒；板料从放入模具到模具开始压制的时间为1-2秒；从模具开始压制到模具压制到底的时间为1-3秒。

4.如权利要求1所述的一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，压制完成后的板料的保压时间为1-10秒。

5.如权利要求1所述的一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，包括：在剪下板料之前，对所述马氏体不锈钢表面进行前序处理，所述前序处理包括镜面抛光、拉丝和磨砂处理中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，在步骤“对剪裁好的板料进行加热，在达到所述板料处于奥氏体状态后对板料进行保温，其中，加热和/或保温的最高温度为950℃～1100℃”中，包括，所述板料在还原性气氛或真空环境中进行加热和/或保温，优选地，所述板料在真空环境下的加热温度在700℃以上时，所述真空环境的真空度小于100Par。

7.如权利要求1所述的一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，步骤“对取出的板料进行抛光、包边压合和表面处理”具体包括：

板料在模具中进行热成型的同时，完成预翻边操作；

使用模具对热成型的板料进行切边处理，或者使用激光对从模具中取出的板料进行切边处理；

对切边后的板料进行抛光，以制造外表面的镜面效果；

对板料的翻边区域进行局部加热，加热方法采用感应加热，激光加热或火焰加热；

接着，将板料与内覆盖件的包边压合；

最后，对包边完成后的总成制件，进行外表面处理，所述表面处理为电解，电镀、电泳、喷涂以及激光处理中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造方法，其特征在于，所述马氏体不锈钢材料的组分及重量百分比含量为：C：0.05％-0.4％，Si：0.5％-1.5％，Mn：0.5％-1.5％，Cr：10％-15％，Ni：<1％、其余为铁和微量元素；优选地，所述微量元素为Nb：0.1％-1％，Mo：0.1％-1％，V：0.1％-1％，N：0.01％-0.1％。

9.一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件的制造系统，其特征在于，包括：

剪裁机构，所述剪裁机构用于从马氏体不锈钢板上剪下板料；

温度控制装置，所述温度控制装置用于对剪裁好的板料进行加热，在达到所述板料处于奥氏体状态后对板料进行保温，其中，加热的最高温度为950℃～1100℃；

具有模具的压机，所述模具用于对保温后的板料进行压制成型；

激光包边机，对外覆盖件和内板件进行包边压合；

以及

表面处理设备，对汽车车身覆盖件进行抛光、电解，电镀、电泳、喷涂以及激光处理中的一种或多种操作。

10.一种热冲压高强钢汽车车身覆盖件，采用如权利要求1～8任意一项所述的制造方法制造形成。