专利名称：热成形方法及热成形模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热成形技术，具体涉及一种热成形方法及热成形模具。
背景技术：
热成形技术是一项将传统热锻造技术与冷冲压技术相结合的最新制造工艺，专门用于成形高强度冲压件，可成形强度高达1500MPa的汽车零部件。目前热成形技术成为世界上众多汽车生产厂商关注的热点。热成形技术与传统的冷冲压成形工艺不同，冷冲压成形大都是在常温下进行，而热成形技术中，板料是在红热状态下冲压成形的，即先将下料后的钢板送入加热装置内加热使之奥氏体化，然后送入内部带有冷却系统的热成形模具上冲压成形，在成形同时由模具表面将钢板冷却、淬火，使之发生相变，将奥氏体转变成马氏体，成形零件因而得到强化，强度大幅度提高。热成形模具的冷却系统一般是通过在模具的外面均匀开凿若干孔向其内注入冷水，使钢板均匀冷却从而得到内部组分、结构和性能相同的零件。 一般来讲，用热成形方法得到的零件强度很高，但延性不足。为了使零件在高强度的同时又具有较好的延性，满足同一零件不同部分不同性能的需要，普遍的做法是将两块不同成分和性能的钢板焊接在一起，再经热处理后获得具有不同性能的零件。然而采用该方法得到的零件的焊缝两边的性能差异很大，没有平缓过渡，容易发生断裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热成形方法及热成形模具，通过极其简单的工艺使成形后的钢板在横向上的成分或强度发生变化。根据本发明的一个方面，一种热成形方法，包括提供热成形模具，其沿横向至少具有第一部分和第二部分；将加热后奥氏体化的钢板引入热成形模具中进行成形处理；以及以第一冷却速率冷却热成形模具的第一部分并且以第二冷却速率冷却热成形模具的第二部分，其中第一冷却速率不同于第二冷却速率，由此在热成形模具中形成横向强度发生变化的一体化成形零件。热成形模具的第一部分和热成形模具的第二部分可以分别设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量不同于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。热成形模具的第一部分和热成形模具的第二部分也可以分别设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分设置的冷却管道中流动的冷却液体的温度不同于热成形模具的第二部分设置的冷却管道中流动的冷却液体的温度。作为优选，热成形模具其沿横向还可以具有第三部分，并且以第三冷却速率冷却热成形模具的第三部分，第一冷却速率大于第二冷却速率，并且第二冷却速率大于第三冷却速率。其中，第一冷却速率可以是75-90°C /s ;第二冷却速率可以是35-55°C /s ;第三冷却速率可以是5-15°C /s。作为优选，热成形模具其沿横向还可以具有第三部分，并且以第三冷却速率冷却热成形模具的第三部分，第一冷却速率大于第二冷却速率，并且第二冷却速率小于第三冷却速率。其中，第一冷却速率可以是85-95°C /s ;第二冷却速率可以是5-25°C /s ;第三冷却速率可以是35-100°C /s根据本发明的另一个方面，一种热成形模具，其沿横向至少具有第一部分和第二部分，其中热成形模具的第一部分和热成形模具的第二部分分别设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量不同于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。作为优选，热成形模具其沿横向可以具有第三部分，热成形模具的第三部分也设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量大于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量，并且热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量大于热成形模具的第三部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。热成形模具其沿横向还可以具有第三部分，热成形模具的第三部分也设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量大于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量，并且热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量小于热成形模具的第三部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。本发明的热成形模具结构简单，通过简单工艺就可以得到多元化组织和不同强度分布的零件，该零件不同部位的性能可以有很大的差异，从而可以满足各种不同场合的要求。本发明的方法不但提高了钢板材料的设计空间，而且简化了参数设置，节省了生产成本。
图I为根据本发明的热成形模具的一个实施例的结构示意图。图2为根据本发明的热成形方法的一个实施例所使用的热成形模具的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，详细描述本发明的内容。图I为根据本发明的热成形模具的一个实施例的结构示意图。该热成形模具是通过不同区域的冷却管道密度不同的设置方式而使冷却速率不同。如图I所示，热成形模具包括模座1，在模座I内设置有多个并联的纵向冷却管道2。在该图中，热成形模具横向的
A、B、C三个区域的冷却管道由密逐渐变疏排列，使对应于热成形模具A、B、C三个区域可以具有不同的冷却速率。其中，A区域的冷却速率可以为75-90°C /s，B区域的冷却速率可以为35-55°C /s，C区域的冷却速率可以为5-15°C /s。钢板在加热奥氏体化后放入图I中的热成形模具中进行成形和热处理。在A、B、C三个区域的不同冷却速率下成形的零件具有连续梯度分布的不同微观组织，A、B、C三个区域的组织可以分别对应于马氏体、混合组织和铁素体，零件的性质从左向右可以呈连续分布。作为优选方案，A区域的冷却速率可以是850C /s，B区域的冷却速率可以是45°C /s，C区域的冷却速率可以是5°C /s。在该冷却方式下，得到的零件的微观组织呈连续分布，特别适合用于汽车前纵梁。在另外的实施例中，热成形模具的冷却管道也可以通过以下方式设置，从而得到强度不连续分布的钢板以适用于特殊或不同情况。例如，可以将A和C区域的冷却管道设置为比B区域的冷却管道密集；使得A和C区域的冷却速率较大，B区域的冷却速率较小。例如，A区域的冷却速率可以是85-95°C /s ；B区域的冷却速率可以是5_25°C /s ；C区域的冷却速率可以是35-100°C /S。在这样的条件下成形后的零件将具有中间强度低但延性好、两头强度高但延性差的特点。作为优选，A区域的冷却速率可以是90°C /s ;B区域的冷却速率可以是15°C /s ；C区域的冷却速率可以是80°C /S。在这样的冷却方式下，得到的零件的微观组织呈不连续分布，特别适合用于汽车B柱。当然，也可以设置A和C区域的冷却管道比B区域的冷却管道稀疏；使得A和C区域的冷却速率较小，B区域的冷却速率较大。在这样的条件下成形后的零件将具有中间强度高但延性差、两头强度低但延性好的特点。 以上实施例都是通过在不同区域设置疏密不同的冷却管道来实现不同的冷却速率，各冷却管道中冷却液体可以由单一水路冷却系统控制供给。这种结构的模具结构简单，冷却操作非常方便。由于模具各部分的冷却管道疏密程度已经固定不变，因此各部分的冷却速率也相对固定。作为替代方案，本发明所使用的热成形模具也可以如图2所示，其冷却管道沿热成形模具的横向均匀分布。为了使热成形模具的A、B、C三个区域具有不同的冷却速率，可以将A区域的冷却管道中的冷却液体的温度设置与B和C区域的冷却管道中的冷却液体的温度不同。例如，可以将A区域的冷却液体的温度设置为0-5°C，B区域的冷却液体的温度设置为6-10°C，C区域的冷却液体的温度设置为6-20°C。作为优选，可以将A区域的冷却液体的温度设置为0°C，B区域的冷却液体的温度设置为6°C，C区域的冷却液体的温度设置为10°C。当然，也可以通过在A、B、C三个区域中采用不同的冷却液体来实现。例如A区域的冷却液体为水，B和C区域的冷却液体可以为浓度不同的盐水。在上述替代方案中，需要在热成形模具的不同部分中建立独立的冷却系统，以便使用不同温度或不同种类的冷却液体进行冷却。这类模具结构相对复杂，冷却操作相对繁琐并且冷却速率难以控制。当然，在热成形模具的不同部分中建立有独立的冷却系统的另一情形中，也可以通过控制各独立冷却系统进出口的水压来控制冷却液体流速，从而实现模具各部分具有不同的冷却速率。这种结构的模具由于还需要进一步引入压力控制装置，因此其结构更加复杂，冷却操作更加繁琐并且冷却速率更加难以控制。利用本发明的热成形模具和热成形方法可以得到一种材质特殊的零件，零件两侧的性能可以有很大的差异。零件的屈服强度可以从300MPa到IOOOMPa变化，拉伸强度可以从480MPa到1600MPa变化，因此可以在特殊场合发挥出不同的作用。例如可有效缓解零件两侧由于存在温差所引起的巨大应力，更加耐热冲击，且具有良好的机械强度。可以广泛应用于汽车保险杠、车门防撞杆、A柱、B柱、C柱以及车顶框架中。这种零件的热成形工艺无需粘结、焊接、铆接等连接技术，仅需要一步热成形工艺，在节省生产成本的同时还提高了材料的设计空间。 以上内容是对本发明做出的详细说明，不能认定本发明只限于这些内容。本领域技术人员可以理解，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干替换或变形，都应当视为在本发明的保护范围内。
权利要求
1.热成形方法，包括 提供热成形模具，其沿横向至少具有第一部分和第二部分； 将加热后奥氏体化的钢板引入热成形模具中进行成形处理；以及 以第一冷却速率冷却热成形模具的第一部分并且以第二冷却速率冷却热成形模具的第二部分，其中第一冷却速率不同于第二冷却速率， 由此在热成形模具中形成横向強度发生变化的一体化成形零件。
2.权利要求I的方法，其中热成形模具的第一部分和热成形模具的第二部分分别设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量不同于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。
3.权利要求I的方法，其中热成形模具的第一部分和热成形模具的第二部分分别设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分设置的冷却管道中流动的冷却液体的温度不同于热成形模具的第二部分设置的冷却管道中流动的冷却液体的温度。
4.权利要求I的方法，其中热成形模具其沿横向还具有第三部分，并且以第三冷却速率冷却热成形模具的第三部分，第一冷却速率大于第二冷却速率，并且第二冷却速率大于第三冷却速率。
5.权利要求4的方法，其中第一冷却速率是75-90°C/s ;第二冷却速率是35-55°C /s ；第三冷却速率是5-15°C /s。
6.权利要求I的方法，其中热成形模具其沿横向还具有第三部分，并且以第三冷却速率冷却热成形模具的第三部分，第一冷却速率大于第二冷却速率，并且第二冷却速率小于第三冷却速率。
7.权利要求6的方法，其中第一冷却速率是85-95°C/s ;第二冷却速率是5_25°C /s ；第三冷却速率是35-100°C /s。
8.热成形模具，其沿横向至少具有第一部分和第二部分，其中热成形模具的第一部分和热成形模具的第二部分分别设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量不同于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。
9.权利要求8的模具，其中热成形模具其沿横向还具有第三部分，热成形模具的第三部分也设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量大于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量，并且热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量大于热成形模具的第三部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。
10.权利要求8的模具，其中热成形模具其沿横向还具有第三部分，热成形模具的第三部分也设置有多个并联的纵向冷却管道，热成形模具的第一部分单位长度上所设置的冷却管道的数量大于热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量，并且热成形模具的第二部分单位长度上所设置的冷却管道的数量小于热成形模具的第三部分单位长度上所设置的冷却管道的数量。
全文摘要
热成形方法及热成形模具，该热成形方法包括提供热成形模具，其沿横向至少具有第一部分和第二部分；将加热后奥氏体化的钢板引入热成形模具中进行成形处理；以及以第一冷却速率冷却热成形模具的第一部分并且以第二冷却速率冷却热成形模具的第二部分，其中第一冷却速率不同于第二冷却速率，由此在热成形模具中形成横向强度发生变化的一体化成形零件。本发明的热成形模具结构简单，通过简单工艺就可以得到多元化组织和不同强度分布的零件，该零件不同部位的性能可以有很大的差异，从而可以满足各种不同场合的要求。本发明的方法不但提高了钢板材料的设计空间，而且简化了参数设置，节省了生产成本。
文档编号B21D37/16GK102672054SQ201210180040
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者赵福全, 门永新, 马宁, 马芳武 申请人:浙江吉利控股集团有限公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司