超高強度鋼板的熱衝壓成型技術是減輕車身質量、提高汽車抗衝擊和防撞效能的重要途徑之一。今天小編就奉獻此文，揭示高強度鋼板熱衝壓成型技術原理，並將熱衝壓成型與冷衝壓成型的技術特點進行對比，熱衝壓成型技術可保證衝壓零件尺寸精度並提高衝壓零件強度，熱成型工藝在改善成型效能的同時提高了汽車的安全效能；同時從工藝角度分析了熱成型技術的分類，並對不同工藝熱成型技術的優缺點進行總結，對於超高強鋼板熱衝壓成型技術在汽車工業中的應用具有一定的指導意義。
車身作為汽車重要的組成部分，其質量佔到汽車總質量的30%～40%，因此車身的輕量化對整車的輕量化起著重要作用。熱成型技術的應用能夠減輕車身質量，提高燃油經濟性，實現節能減排，並且不以犧牲安全性為代價。近年來，全球汽車輕量化發展勢頭迅猛，對高強度鋼板熱成型製造需求量巨大，高強度鋼板熱衝壓裝備生產線市場前景極好，熱成型技術得到大力發展。車用高強度和超高強度鋼板以其輕質、高強度的特點在汽車業應用中越來越受關注，並已成為滿足汽車減重和增強碰撞效能和安全效能的重要途徑。
1、熱衝壓成型技術
鋼板熱成型技術是指加熱低碳硼合金高強度鋼板（主要為 22MnB5，27MnCrB5，37MnB4） 到 950 ℃並保溫一定時間，使之均勻奧氏體化，利用自動機器人抓手迅速將板料移至帶有冷卻系統的熱衝壓模具上成型，同時迅速冷卻淬火併保壓一定時間，從而獲得板料內部組織均勻的馬氏體，經過熱衝壓成型工藝可獲得抗拉強度高達1 500 MPa 的超高強度鋼板[1]。採用鋼板熱成型工藝，不但可以提升車身的安全效能，還可以保證在不降低強度的條件下透過減少汽車零部件的厚度達到減輕質量，從而實現節能減排。硼合金鋼熱衝壓成型工藝流程，如圖1 所示。
圖1 硼合金鋼熱衝壓成型工藝流程
2、熱衝壓成型的優點
為滿足汽車工業界提升車身碰撞及耐久效能的要求，對高強度鋼板熱成型（也稱作熱成型）技術應用的重視程度逐漸提高。熱成型工藝技術優勢較為突出，主要表現為能夠生產屈服強度超過1 200 MPa、抗拉強度達1 600 MPa 的複雜汽車件。熱成型鋼在車身上的應用，如圖2 所示。在高溫狀態下，材料塑性效能增強，可減小回彈的影響，並且可提升零件精度，成型質量好，圖3 示出冷、熱衝壓U 形件的外形對比；熱衝壓成型的抗衝擊承載構件在發生碰撞時，吸附衝擊能量的能力較強，可以有效地抵禦撞擊，具有良好的抗變形能力。某公司為使用者提供的改型設計案例，如圖4 所示。原設計為4 件冷衝壓的B 柱，改型為1 件熱衝壓的B柱，變形量由冷衝壓的88.57 mm 減少至36.99 mm，如圖5 所示）。強度也提升至1 500 MPa。
圖2 熱成型鋼在車身上的應用
圖3 冷、熱衝壓U 形件的外形對比
圖4 汽車B 柱加強板改型設計案例
圖5 冷、熱衝壓汽車B 柱加強板變形量對比
綜上，與冷衝壓成型工藝相比，高強度硼合金鋼的熱衝壓成型工藝具有如下優點：簡化車身結構，有效減少加強板數量，可以減輕車身質量；能提高車身安全性、舒適性；改善了衝壓成型性；提高了零件尺寸精度；可以提高表面硬度及耐磨性、抗凹性和耐腐蝕性；降低了衝壓機的噸位要求。
3、汽車熱成型技術的分類
直接熱成型技術
熱成型技術按照工藝過程分為直接熱成型技術和間接熱成型技術2 類。直接熱成型工藝是指把坯料直接放置在有保護氣體的連續加熱爐內，加熱溫度達到共析溫度以上並保溫一段時間，使鋼板組織完全奧氏體化，然後透過機器抓手迅速轉移到熱衝壓模具中，在冷卻系統的輔助下進行衝壓成型和淬火，再進行冷卻、切邊衝孔（或鐳射切割）、表面清理等後續工藝。直接熱成型工藝流程，如圖6 所示。
圖6 直接熱成型工藝流程
直接熱成型工藝有以下優點：1 套模具即可實現衝壓成型及淬火工藝要求，在降低成型模具加工成本的同時提高了生產效率；對於加熱前形狀規則的板料，降低了其所需要的加熱空間，從而可以進行批次加熱，在節約能源的同時也提高了工作效率。直接熱成型工藝的不足之處是無法生產形狀複雜的汽車承載構件、模具冷卻系統的設計複雜，且需要增加鐳射切割裝置等。
間接熱成型技術
在間接熱成型工藝中，汽車承載構件需先進行冷衝壓預成型，然後將預成型的零件放置在有保護氣體的連續加熱爐內，加熱溫度達到共析溫度以上並保溫一段時間，使鋼板組織完全奧氏體化，再透過機器抓手迅速轉移到熱衝壓模具中，之後進行冷卻、表面清理等。間接熱成型工藝流程，如圖7 所示。
圖7 間接熱成型工藝流程
間接熱成型工藝有以下優點：需要冷成型模具，可以生產複雜的汽車承載構件（與冷成型相同）；採用簡單的有限元模擬（冷成型）；生產效率高，無需鐳射或硬切割；預成型後，縮短了板料的有效寬度，可以實現大零件的熱成型。間接熱成型工藝的不足之處是：需要冷成型和熱成型2 套模具，成本高、開發週期長、能耗高；板料預成型已經修邊及衝孔，熱成型後精度控制困難。
4、我們學到了什麼？
高強度鋼板熱成型技術正受到世界各國學者的廣泛關注，這項技術的發展歷史雖然並不長，但其在減輕車身質量、提高部件強度及尺寸精度方面所顯示出的潛力是巨大的。熱成型技術近年來在國外已廣泛應用於汽車製造業中。我國汽車工業的快速發展以及對汽車輕量化和安全性的要求，使得熱成型技術成為汽車輕量化的重要途徑，必將會促進熱成型技術的發展與普及。
來源：汽車輕量化線上
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