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钢板热冲压技术在汽车制造中的应用

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高敏刘佳郑

摘要：钢板热冲压技术能够在确保制作高强度的钢板时其形状不变，这种钢板用于汽车制造领域可提升汽车的碰撞性能。该文主要介绍了钢板热冲压技术及其工艺原理、数值应用，并进行数值模拟，最后对这项技术的使用现状以及未来的发展前景进行了阐述。

关键词：热冲压;工艺原理;钢板热冲压技术

中图分类号：TG376? ? ? 文献标志码：A

0 引言

如今，我国的汽车制造业发展迅速，国家对于汽车碰撞的要求越来越高，对于汽车尾气排放也颁布了相应的法规，因此制造商必须响应国家号召，节能减排，降低环境污染，在汽车制造的过程中通过使用强度较高的钢板来提升汽车的质量。由于高强度的钢板在制作时会随着强度的提高使得其成形难度增大，很多零件就难以达到理想的形状，影响其使用性能。为了在制作高强度的钢板时其形状不变，就研发出了钢板热冲压技术。钢板热冲压技术能够在1 500 MPa压力下制造出冲压件，形成的冲压件精度较高，成形较为精确，钢板热冲压技术对于汽车制造领域至关重要。该文介绍了钢板热冲压技术及其工艺原理、数值应用，并进行数值模拟，最后说明了这项技术的使用现状以及未来的发展前景。

1 钢板热冲压技术概述

热冲压技术是通过高温将钢板加热到奥氏体温度范围，使得钢板组织发生变化，之后将发生变化的钢板快速移动到模具中，然后再快速冲压，模具中都含有冷却装置，通过冷却装置迅速冷却模具中的零件，将得到的零件再通过淬火进行冷却，最终得到了高强度冲压件的新型工艺。在进行钢板热冲压时主要的步骤为加热、冲压、保压和冷却。通过加热使得钢板初步成型，温度的高低直接影响了高强度钢板的冲压性能，通过冲压机的作用使得钢板成型，而保压使得钢板的形状更加稳定，在淬火的作用下促使钢板的组织发生变化。

作为一种新兴工艺，热冲压成形技术在汽车工业中的应用，满足了车身减重、车身强度和碰撞安全的要求，有利于节能、环保以及车身轻量化目标的实现。目前，由于技术及设备条件的限制，国内汽车厂商使用热冲压零件的比例很小，2013年，中国汽车产销目标预计达到2 000万辆，有望突破2 300万辆，热冲压成形技术具有广阔的市场前景。

与冷冲压相比，热冲压具有明显的技术优势，主要表现在以下几个方面：1）可以得到超高强度的车身零件，从而减小零件厚度，减少车身加强板数量，提高车身的碰撞性能，实现车身的有效减重。2）成形性相对较好。2）冲压所需的设备吨位较小，一般而言，800 t的高速液压机就能满足大部分车身零件热冲压需要。4）尺寸精度好。5）零件表面硬度、抗凹性和刚度特性好。6）零件外形设计可以简化。

2 鋼板热冲压技术在汽车制造的应用

2.1 工艺原理

热冲压工艺流程如图1所示，分为a、b两种流程，a为直接成形工艺，b为间接成形工艺。直接成形工艺：首先将板料进行加热，直至板料奥氏体化，然后将其转移到具有冷却功能的模具中，使得钢板成形;间接成形：首先将板料进行冷冲压预成形，然后加热直至板料奥氏体化，然后将其转移到具有冷却功能的模具中，使得钢板成形。热冲压直接成形工艺通常应用于一些形状结构较为简单的零件，而直接成形工艺就应用于形状复杂的零件。

2.2 参数设置

热冲压过程有2个阶段，即压边、成形。这2个阶段的成形参数如下：压边阶段：板料开始温度为810 ℃，模具为75 ℃，模具运动速度为200 mm/s;成形阶段：板料的温度就是压边阶段结束之后的温度，模具运动速度为200 mm/s，两者之间的摩擦系数为0.4。

3 钢板热冲压使用现状及其前景展望

钢板热冲压技术能够确保制作高强度的钢板时其形状不变，这项技术在1 500 MPa的压力下制造冲压件，并且形成的冲压件精度较高，成形较为精确，作为一新兴的成形技术，热冲压技术对于汽车制造领域至关重要，应用前景更为广阔。国外多种类型的车都开始使用热冲压零件，而国内的进口车也多采用钢板热冲压零件。钢板热冲压常用于前、后门左右防撞杆，前、后保险杠，A、B、C柱加强板以及车顶加强梁等，如图3所示。

总的来说，国产车的碰撞性能较差，如果在图3标注的部位使用热冲压零件，不但使得车身的碰撞性能大幅度提升，而且还能够降低车身自重。目前，国内的一些自主品牌汽车厂开始重视热冲压新技术，在其自主研发的新车型中采用钢板热冲压技术，大大提升了汽车的质量。由于国内某款车型的A、B加强板采用了热冲压零件，其国外碰撞测试从一星级升为三星级。由此可见，钢板热冲压新技术在未来将会应用得更加广泛，此项技术不但可以应用于汽车制造领域，还可应用于农业、矿山机械领域，提升其相关器具的强度等。

4 结语

钢板热冲压技术是增强汽车碰撞性能的新型技术，引起了专家学者的高度重视。钢板热冲压技术的工艺流程为：首先将板料进行加热，直至板料奥氏体化，然后将其转移到具有冷却功能的模具中，使得钢板成形。此技术发展时间较短，但其在增强汽车碰撞性能及强度方面发挥着较大的作用。钢板热冲压技术在未来将会应用得更为广泛，不但可以应用于汽车制造领域，还可应用于农业、矿山机械领域，提升其相关器具的强度等。所以，在汽车制造领域应着重推广钢板热冲压技术。

另一方面，从整体来看，我国热冲压装备生产线技术较国外发展起步较晚，因此需要加大研发力度，汲取先进经验，研发出具有中国特色的冲压成形，从而提高我国汽车全球竞争力。

参考文献

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