CN111545670A - 一种热冲压成型b柱及其成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热冲压成型B柱，包括板料，板料的顶部与底部分别一体成型有顶安装部和底安装部，顶安装部下方依次设有第一梯形框、腰形框、铰链、矩形框和第二梯形框；本发明，有效防止了零件回弹，大幅提高零件强度的同时，减薄了板料的厚度，轻量化效果明显；通过改变热成型模具内的冷却水流量控制零件的冷却速度，淬火热处理与零件成型同步完成；板料与加强筋先通过点焊连接再进行热成型，简化了工艺，节约了能耗；本发明采用的板料为镀锌板，加热过程中能够有效防止氧化，不用通保护气，成型后无需表面处理；板料形状提前通过CAE成型仿真模拟分析，成型后无切边余量，无需进行激光切割处理，节约材料。
Description
技术领域
本发明属于B柱技术领域，具体涉及一种热冲压成型B柱。同时，本发明还涉及到一种热冲压成型B柱的成型工艺。
背景技术
汽车轻量化有利于改善汽车的动力性、舒适性和操纵稳定性，在保证汽车的强度和安全性能的前提下，降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力，减少燃料消耗，降低排气污染，是汽车技术发展的重要方向。
使用轻量化材料及相应的成型工艺是实现汽车轻量化最有效的方式之一，高强钢是汽车应用前景最为看好的轻量化材料之一。高强钢虽能显著减小零件厚度，但合金元素添加量多、成型压力大、成型后零件有回弹。
例如“轿车B柱高强度板冷拉伸成型模具及工艺”，专利号为CN101491819A的专利技术通过预成型、反向拉伸、修边冲孔、对R角及形面整形来改善冷冲压成型的回弹问题，工序繁多，模具设计复杂，且成型精度不高。
热冲压成型通过将金属板料加热至奥氏体化温度，然后在模具内成型，同时超快冷进行淬火处理，保压以获得超高强度的马氏体组织，成型压力小、无回弹。
再例如“一种汽车B柱及制造方法”，专利号为CN 104443050A的专利技术采用非等厚板与加强管分别热成型，再焊接的方式获得B柱。非等厚板制造方法复杂，对轧制设备要求较高；且需要两次热成型，能源消耗较大，不耐腐蚀；而且加强管较厚，减薄效果不明显。
对于冷冲压成型B柱：冷冲压成型无法一次成型，需采用预成型或级进模的方式，需要设计开发多套模具，工序复杂；而且每一级次由于成型加工硬化，所需成型压力越来越大，容易出现暗伤、开裂等问题；成型后零件回弹较大，尺寸精度差；零件强度的提高主要通过添加合金元素或提高板料厚度，增加了材料成本及零件重量。
对于热冲压成型B柱：采用非等厚板，对轧制设备要求较高，且成品率低；B柱主体与加强板分别成型，增加了能耗与工序；热成型板料加热过程会出现氧化，需要通保护气，零件成型后需要抛丸处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热冲压成型B柱及其成型工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热冲压成型B柱，包括板料，所述板料的顶部与底部分别一体成型有顶安装部和底安装部，所述顶安装部下方依次设有第一梯形框、腰形框、铰链、矩形框和第二梯形框，所述第一梯形框的内部开设有第一螺纹孔，所述腰形框的内部开设有腰形槽和第二螺纹孔，所述铰链上固定页上开设有第三螺纹孔，所述第二梯形框的内部开设有第三螺纹孔，所述板料顶部与底部均焊接有加强筋。
优选的，所述第二螺纹孔至少等距设有三个。
优选的，所述第一梯形框为上宽下窄设置。
优选的，所述腰形框的宽度由上至下逐渐增大。
优选的，所述第二梯形框为上窄下宽设置。
优选的，所述板料的化学成分及含量是：C为0.20-0.225wt％，Si为1.05-1.48wt％，Mn为1.45-1.85wt％，Cr为0.15-0.35，P<0.010wt％，S<0.015wt％，N<0.010wt％，剩余部分为Fe及不可避免的杂质。
优选的，所述板料的强度：σs≥1200MPa，σb≥1600MPa。
优选的，前后两个所述加强筋位于所述第一梯形框、腰形框、铰链、矩形框和第二梯形框的外侧。
本发明还提供了一种热冲压成型B柱的成型工艺，具体包括以下步骤：
S1、先将板料与加强筋(14)焊接在一起；
S2、然后通过拆垛机器人将板料放入加热炉中；
S3、板料随炉内加热辊步进加热至奥氏体化温度，也就是890-960℃；
S4、然后板料从加热炉出来，然后从滚床进入液压机模具内进行冲压成型；
S5、模具内通冷却水进行快速冷却，冷却速率为50-100℃/s，并保压6-10s，以获得板条马氏体组织；
S6、出模后，板料温度为200-230℃，板料(1)随传送带空冷至室温。
优选的，所述板料形状提前通过CAE成型仿真模拟分析，成型后无切边余量，无需进行激光切割处理。
本发明提供的一种热冲压成型B柱及其成型工艺的有益效果：
本发明，有效防止了零件回弹，大幅提高零件强度的同时，减薄了板料的厚度，轻量化效果明显；通过改变热成型模具内的冷却水流量控制零件的冷却速度，淬火热处理与零件成型同步完成；板料与加强筋先通过点焊连接再进行热成型，简化了工艺，节约了能耗；本发明采用的板料为镀锌板，加热过程中能够有效防止氧化，不用通保护气，成型后无需表面处理；板料形状提前通过CAE成型仿真模拟分析，成型后无切边余量，无需进行激光切割处理，节约材料。
附图说明
图1为热冲压成型B柱的热处理工艺图；
图2为热冲压成型B柱的成型工艺流程图；
图3为热冲压成型B柱的零件结构图；
图4为热冲压成型B柱的金相组织扫描电镜图；
图5为热冲压成型B柱的金相组织透射电镜图。
图中：1、板料；2、顶安装部；3、底安装部；4、第一梯形框；5、第一螺纹孔；6、腰形框；7、腰形槽；8、第二螺纹孔；9、铰链；10、第三螺纹孔；11、矩形框；12、第二梯形框；13、第三螺纹孔；14、加强筋。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了如图1-5的一种热冲压成型B柱，包括板料1，板料1的强度：σs≥1200MPa，σb≥1600MPa，板料1的化学成分及含量是：C为0.20-0.225wt％，Si为1.05-1.48wt％，Mn为1.45-1.85wt％，Cr为0.15-0.35，P<0.010wt％，S<0.015wt％，N<0.010wt％，剩余部分为Fe及不可避免的杂质；
所述板料1的顶部与底部分别一体成型有顶安装部2和底安装部3，所述顶安装部2下方依次设有第一梯形框4、腰形框6、铰链9、矩形框11和第二梯形框12；
第一梯形框4为上宽下窄设置，腰形框6的宽度由上至下逐渐增大，第二梯形框12为上窄下宽设置；
所述第一梯形框4的内部开设有第一螺纹孔5，所述腰形框6的内部开设有腰形槽7和第二螺纹孔8，第二螺纹孔8至少等距设有三个，所述铰链9上固定页上开设有第三螺纹孔10，所述第二梯形框12的内部开设有第三螺纹孔13，所述板料1顶部与底部均焊接有加强筋14，前后两个所述加强筋14位于所述第一梯形框4、腰形框6、铰链9、矩形框11和第二梯形框12的外侧；
本发明还提供了一种热冲压成型B柱的成型工艺，具体包括以下步骤：
S1、先将板料1与加强筋14焊接在一起；
S2、然后通过拆垛机器人将板料1放入加热炉中；
S3、板料1随炉内加热辊步进加热至奥氏体化温度，也就是890-960℃；
S4、然后板料1从加热炉出来，然后从滚床进入液压机模具内进行冲压成型；
S5、模具内通冷却水进行快速冷却，冷却速率为50-100℃/s，并保压6-10s，以获得板条马氏体组织；
S6、出模后，板料1温度为200-230℃，板料1随传送带空冷至室温。
本方那具有：
1)本发明B柱采用热冲压成型工艺，板料1加热后软化，成型压力小，模具及液压机不易磨损，提高了设备使用寿命；
2)生产节拍快且稳定，每分钟生产零件6-10PCS，适合于大规模生产；
3)生产板料1为镀锌板，加热过程中有效防止氧化，避免通保护气体，成型后零件无需进行表面处理，节能环保；
4)板料1成分以价格低廉的C、Si、Mn元素为主，无需添加微合金元素，降低了生产成本；
5)有效防止了零件回弹，大幅提高零件强度的同时，减薄了板料厚度，板料1厚度1.0-1.1mm，轻量化效果明显；
6)零件在模具内成型并快速冷却，获得强度极高的板条马氏体组织，如图4、图5所示，厚度0.4μm左右，成型前板料1的强度为：σs≥300MPa，σb≥600MPa，成型后板料1的强度为：σs≥1200MPa，σb≥1600MPa，强度提高明显，抗冲击碰撞效果好，提高车身的安全性，更好地保护驾乘人员；
7)板料1与加强筋14先通过点焊连接再进行热成型，简化了工艺，提高了精度，节约了能耗；
8)板料1的形状提前通过CAE成型仿真模拟分析，成型后无切边余量，无需进行激光切割处理，节约材料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种热冲压成型B柱，包括板料(1)，其特征在于：所述板料(1)的顶部与底部分别一体成型有顶安装部(2)和底安装部(3)，所述顶安装部(2)下方依次设有第一梯形框(4)、腰形框(6)、铰链(9)、矩形框(11)和第二梯形框(12)，所述第一梯形框(4)的内部开设有第一螺纹孔(5)，所述腰形框(6)的内部开设有腰形槽(7)和第二螺纹孔(8)，所述铰链(9)上固定页上开设有第三螺纹孔(10)，所述第二梯形框(12)的内部开设有第三螺纹孔(13)，所述板料(1)顶部与底部均焊接有加强筋(14)。
2.根据权利要求1所述的一种热冲压成型B柱，其特征在于：所述第二螺纹孔(8)至少等距设有三个。
3.根据权利要求1所述的一种热冲压成型B柱法，其特征在于：所述第一梯形框(4)为上宽下窄设置。
4.根据权利要求1所述的一种热冲压成型B柱，其特征在于：所述腰形框(6)的宽度由上至下逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的一种热冲压成型B柱，其特征在于：所述第二梯形框(12)为上窄下宽设置。
6.根据权利要求1所述的一种热冲压成型B柱，其特征在于：所述板料(1)的化学成分及含量是：C为0.20-0.225wt％，Si为1.05-1.48wt％，Mn为1.45-1.85wt％，Cr为0.15-0.35，P<0.010wt％，S<0.015wt％，N<0.010wt％，剩余部分为Fe及不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的一种热冲压成型B柱，其特征在于：所述板料(1)的强度：σs≥1200MPa，σb≥1600MPa。
8.根据权利要求7所述的一种热冲压成型B柱，其特征在于：前后两个所述加强筋(14)位于所述第一梯形框(4)、腰形框(6)、铰链(9)、矩形框(11)和第二梯形框(12)的外侧。
9.一种根据权利要求1所述的热冲压成型B柱的成型工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1、先将板料(1)与加强筋(14)焊接在一起；
S2、然后通过拆垛机器人将板料(1)放入加热炉中；
S3、板料(1)随炉内加热辊步进加热至奥氏体化温度，也就是890-960℃；
S4、然后板料1从加热炉出来，然后从滚床进入液压机模具内进行冲压成型；
S5、模具内通冷却水进行快速冷却，冷却速率为50-100℃/s，并保压6-10s，以获得板条马氏体组织；
S6、出模后，板料(1)温度为200-230℃，板料(1)随传送带空冷至室温。
10.根据权利要求9所述的一种热冲压成型B柱的成型工艺，其特征在于：所述板料(1)形状提前通过CAE成型仿真模拟分析，成型后无切边余量，无需进行激光切割处理。
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