弯 曲类钣 金件 热冲压成 型工 艺研 究

         转 向架 是 由机 车车 辆走 行部 的零 部件 和装 置组 装 而 成的 独 立 部 件 ，起 支 撑 车 体 、 转 向 和 制 动 的作用 ， 并保 证 机 车车辆 在轨 道上 安 全平稳 地 运行 ， 运行  件恶 劣 ， 在铁 路客 车 、 地铁 等 车辆 中起列 至关 重要 的作用 。转 向架 的零 部 件质 量 和组装 方式 起 到 了基 础 性作 用 ， 而焊 接性 能低 于钢 板 本体性 能 ，为了提高转 向架 质量 ， 减 少焊 接 ，复杂 弯 曲类钣 金件 就 显得尤 为 重 要 。文中结 合 国 内外先进 弯 曲类 钣金 件 的热 冲 压 成 型技 术 和 中车南 京浦 镇 车辆 有限 公司 原来 的简 单 热 冲压成 型 ， 对影 响 热 冲压 成 型 工 艺 参 数 的加 热 温 度及 保温 时 问进行 了试 验分 析 。

1 热 冲压成 型的工艺原理 

          传 统 的 冷 冲压 成 型 大都 是 在 常 温 下进 行 ，而热 冲 压成 型技 术 中 ，板料 是在 红热 状 态下 冲压 成 型 的(见图 1)， 即 先将 下 料 加 工 后 的 钢 板送 人 加热 装 置 内加 热 到规 定温 度 ， 然 后送 人 冲压模 具 上 冲压成 型 ，在 成型 同时 通过 模 具 同 定将 钢 板 冷 却 、 使 之 发生 同 化 ， 减少 回弹 ， 提 高成 型 质量 ．

2 热 冲压成型试验 

         热 冲压成 型模 具 简罔 如图 2所示 。按 照热 冲压 成 型 T艺 ， 将 加热 后 的 钢 板在 装 有 热 冲 压 成 型模 具 的 冲压 机上 成 型。热 冲压 成 型 后 ．南于 加热 温度 已经达 到 690℃ ～780 ℃ ，材 料 的性 能 发 生 了 变 化 。 而由于在加热时钢材 塑形增强 ， 弯曲类钣金件塑形变形 后 回弹 变小 ， 由 图 3可 以看 H{． 热 冲压 压型产 品 的 回弹 问 题 不 大 。 因此 ．下 面 将 主 要 对 影 响 热 冲 压成 型 工 艺 参 数 的 加 热 温度 及 保 温 时 间 进 行 试 验分 析 ， 研 究热 冲 压T 艺 中 ，温度 或 保 温 时 间 变化对机 械 性 能 及 金 相 组 织 
的影 响规 律 。
 

2．1 加 热温 度 的影 响 

2．1．1 试验 条件 

         材料 为 P355NL1，热 冲 压 成 型前 屈 服 强 度 Re l为 468 MPa， 抗 拉 强度 Rm 为 550 MPa， 延 伸 率 为 26． 5％ ， 毛 坯宽 200 mm， 长 500 mm， 料 厚 为 12 mm，试 验 工艺 流 程 为 600 c C以 上 投料 加 热 ，采 用 在 690 ℃ 、 720 c l C、 750℃ 、 780 ℃ 四个 不 同 温度 进 行 加 热 ，加 热 到温 度后 ， 保 温 30 mi n，出炉 进 行 热 压 ， 成 品 后空冷 。产 品对 照如 表 1所示 。

2． 1． 2 试 验结果

        对上述不同温度、 相 同保温时间的同规格产品， 按 照 GB／T 228- 201 0及 GB／T 229- 2007试 验 标准 ， 室 温试 验 条 件 ，在 相 同 的 试 验 设 备 下 进 行 了试 验 ， 试验 结 果如 表 2所示 。
 

          由表 2可知 ， 钢板 在不 同温度下 加 热时 ， 其抗 拉 强度 、 屈 服强 度 随着加 热 温度 的提 高而 下 降 ， 材 料塑 形性 能变 化不 大 ， 材料 组织 形 态无 根本 变化 ， 低 温 冲 击基 本保 持不 变 。加 热 温 度 在 780℃ 时 ， 钢 板 相 应 的抗 拉强 度 、 屈服 强度 下 降很快 ，已经达 到 了标 准临 界值 。

         为 了得 到机 械性 能合 格 的产 品 ， 并 考虑 实 际热 冲压 成型 时 ， 板料 加 热 温 度 的 偏 差 ，因此 ， 加 热 温 度 范 围可选 择不 大 于 780℃ 。

2． 2 加 热时 间的 影响 

2． 2．1 试 验条 件 

         材料 为 P275NL1，热 冲 压 成 型 前 屈 服 强 度 为342 MPa，抗 拉 强 度 Rm 为 490 MPa，延 伸 率 A 为 39％ ， 毛坯宽 200 mm， 长 500 mm， 料厚为 1 0 mm， 试 验 工 艺流 程为 700℃投 料加 热 ， 加热 到 78 0℃ ， 保 温 30 mi n及 1 20 mi n， 出 炉 进 行 热压 ，成 品 后 空冷 。产 品对 照表 如表 3所 示 。
  

2． 2． 2 试 验 结果 

         对 上 述 相 同加 热 温 度 、不 同保 温 时 间 的 同规格产 品 ， 按 照 GB／T 228-201 0及 GB／T 229-2007试 验标准 ， 室温试验条件， 在相同的试验设备下进行了 试 验 。试验 结果 如表 4所示 。
 

       由表 2可 知 ， 钢 板 在不 同保 温时 间下进行 加 热 ， 抗拉 强度 、 屈 服强 度 随着保 温时 间 的增 长 而提高 ， 材 料 塑形性 能有 所提 高 ， 材料组 织形 态无 根本 变化 ， 低 温 冲击有 所 降 低 。保 温 1 20 mi n后 ，钢 板 相 应 的抗 拉强度 、 屈服强度得到了提升，与保温 30 mi n时相 比 ， 产 品的机 械性 能要好 。

3 结 论 

       (1)在所设计的热冲压成型工艺上可以实现弯 曲类 钣金 件 的热 冲压 成 型 加 工 ，且 主 要机 械 性 能 及 金相 组织 满足 标准 要求 。
      

       ( 2)热冲压成型产品的机械性能变化受多个工 艺参数的影响， 所有 工艺参数 的制定都应 以满足产 品 的机械 性能 为 目标 。
 

        (3)确定 了 P355NL1及 P275NL1加热温度 、 保 温时间等工艺参数 的范 围， 为使热冲压成型后产品 的机 械性 能满 足标 准 ， 确 定 较 好 的 热 冲压 成 型 工 艺 参 数 如下 ： 加热 温度 范 围可选 择不 大于 78 0℃ ， 保 温 时 间可选 择大 于 30 mi n， 但 是 为 了避 免其 他缺 陷 ， 保 温时 间不应 太 长 。
 

         由于产 品在热冲压成型时机械性能的降低及模 具 成本 为 热冲压 成 型 工 艺快 速 发 展 的一个 瓶 颈 ， 如 何 以较 低 的成本 进行 有效 的工 艺设计 和模 具设 计解 决 钢板 的成 型 问题 ， 提 高 钢 板 在后 续 车 型 开 发 中应 用 的比例 ， 将是今 后 研发 的方 向 。