鋼板熱沖壓技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用研究

摘 要：伴隨著我們國家汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)部門對汽車行業(yè)提出了更高要求，其不僅希望可以通過某種方式使汽車達(dá)到節(jié)約能源、減少尾氣排放量的目的，而且還希望大大提升汽車的安全性與舒適性。汽車車身熱沖壓成形的高強(qiáng)度鋼板沖壓件不但可以進(jìn)一步地提升汽車的強(qiáng)度和車身的安全性，同時(shí)也可以降低車子自身的重量并實(shí)現(xiàn)減少耗油量的目標(biāo)，因此，為了滿足國家相關(guān)部門對汽車行業(yè)的相應(yīng)要求，我國必須在此領(lǐng)域中廣泛使用鋼板熱沖壓技術(shù)。

關(guān)鍵詞：熱沖壓；高強(qiáng)度鋼板；汽車車身；制造；應(yīng)用

引言：

如今，鋼板熱沖壓技術(shù)在許多歐美國家都已經(jīng)得到了廣泛使用，例如：德國的一些汽車公司以及美國的一些汽車公司等，都獲得了良好的成效。而中國只有少數(shù)企業(yè)使用了此項(xiàng)技術(shù)，相關(guān)企業(yè)并未對其進(jìn)行具體地研究與應(yīng)用，因此，此項(xiàng)技術(shù)在我國的發(fā)展空間十分巨大。本篇文章將會簡單敘述熱沖壓成形工藝的原理，此外還會分析有關(guān)熱沖壓技術(shù)的優(yōu)勢與劣勢，對此項(xiàng)技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，希望可以有助于相關(guān)工作人員。

一、簡單介紹鋼板熱沖壓技術(shù)

所謂的熱沖壓技術(shù)，就是在將鋼板進(jìn)行加熱到一定的溫度范圍以后，讓鋼板自身的一些組織產(chǎn)生一定程度的變化，之后再快速地將已經(jīng)發(fā)生了相關(guān)組織變化的鋼板，在一個(gè)十分短暫的瞬間轉(zhuǎn)到相應(yīng)的模具之中，并同時(shí)對其進(jìn)行下一步的快速沖壓處理，而模具本身就具備一定的冷卻裝置，可以對模具之中的零件進(jìn)行降溫處理。之后，再把得到的零件進(jìn)行淬火以及冷卻，這樣經(jīng)過了一系列的處理之后，就得到了具有高強(qiáng)度的沖壓件，而這整個(gè)工藝就被稱之為熱沖壓技術(shù)。需要注意的是，鋼板熱沖壓技術(shù)的主要步驟分別是加熱、沖壓、保壓以及冷卻。在利用高溫對相關(guān)鋼板進(jìn)行加熱，使其初步成型的時(shí)候，直接決定鋼板性能的就是溫度的高低。

如果將熱、冷沖壓進(jìn)行對比，那么我們可以很明顯地看出熱沖壓的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

其一，可以進(jìn)一步制作出強(qiáng)度更高的車身零件，而且這些超過強(qiáng)度的零件甚至還比原來的普通零件還要薄，因此使用熱沖壓技術(shù)制作的零件也可以在一定程度上減少車身加強(qiáng)板的使用。而車身加強(qiáng)板的使用數(shù)量變少了，那么整個(gè)車身的整體重量也就會變小，所以車身的碰撞性能也就會相應(yīng)的提高。

其二，具有更好的成形性。

其三，沖壓所需要的設(shè)備的噸位數(shù)要求較小。

其四，產(chǎn)品制作的尺寸精度高

其五，制作出的產(chǎn)品零件具有較高的剛度特性，同時(shí)零件的表面還具備較高的硬度，其自身的抗凹性也比較好。

其六，可以在一定程度上簡化相關(guān)零件產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)。

二、相關(guān)的原理以及參數(shù)控制要點(diǎn)

（一）熱沖壓成型工藝原理

傳統(tǒng)的沖壓方式為冷沖壓，這種沖壓方式一般都是在正常的溫度狀態(tài)下進(jìn)行的，但是，熱沖壓的成形原理就大不一樣了，它需要一個(gè)高溫的工作環(huán)境，而且熱沖壓只有當(dāng)鋼板材料處于紅熱狀態(tài)下時(shí)才可以進(jìn)行。整個(gè)熱沖壓的工作流程并不是那么復(fù)雜，首先就需要對相關(guān)的合金板進(jìn)行下料，再將合金板送進(jìn)高溫的加熱爐之中進(jìn)行加熱。這個(gè)過程中，整個(gè)硼合金鋼板就會發(fā)生奧氏體化反應(yīng)。之后，就可以將鋼板送入到含有冷卻功能的內(nèi)部模具之中，使其沖壓成形。而在鋼板成型的過程之中，還要對其進(jìn)行冷卻、淬火等等處理，使其發(fā)生一定程度的相變，并逐漸將奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體，成形件也因此得到了強(qiáng)化，并可以進(jìn)一步地提高其整體強(qiáng)度。例如：正常情況下的硼合金鋼板的強(qiáng)度并不是很大，通常都介于五百與六百之間，但歷經(jīng)了一系列的淬火沖壓處理之后，就可以達(dá)到1500MPa，這意味著其整體強(qiáng)度提高了近2.5倍，這是一個(gè)多么可怕的概念。因此，也恰恰是因?yàn)檫@個(gè)原因，才把熱沖壓成型技術(shù)稱之為沖壓硬化技術(shù)。

（二）參數(shù)控制要點(diǎn)

對高強(qiáng)度鋼進(jìn)行熱沖壓的成形過程中，一共有三個(gè)較為重要的環(huán)節(jié)，它們分別是加熱、成形以及冷卻。這三個(gè)環(huán)節(jié)處理的好壞會直接決定相關(guān)產(chǎn)品成形以后的性能，所以要予以更多的關(guān)注。在加熱階段，要確保合理的加熱溫度與保溫時(shí)間，避免出現(xiàn)影響力學(xué)的事件發(fā)生。在成型的過程之中，要注意成形的速度最好是在一瞬間就完成成形，以避免出現(xiàn)熱損現(xiàn)象。在冷卻的過程中，最重要的也是冷卻的速度，只有當(dāng)冷卻速度達(dá)到一定的程度以后，才可以使得奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體。

三、實(shí)際應(yīng)用情況闡述

與我國相比較，熱沖壓技術(shù)在歐洲的一些發(fā)達(dá)國家更受歡迎，他們把這種技術(shù)看做是一種可以有效地減輕車身的整體重量、增加碰撞性能的一種可靠手段。同時(shí)，利用這種技術(shù)所制作出來的產(chǎn)品，還可以在一定程度上降低其車身的制作成本。例如：大眾的一系列車型之中，一般都有很多的零件是經(jīng)過熱沖壓處理的熱沖壓零件，其中，菲亞特?cái)M在一系列的后續(xù)車型之中，使用超過百分之十六（車身質(zhì)量百分比）的熱沖壓零件。而沃爾沃?jǐn)M的后續(xù)車型之中，熱沖壓的零件使用率更是高達(dá)百分之三十五以上。而且，從熱沖壓技術(shù)出現(xiàn)到如今，全球每年的熱沖壓零件的使用數(shù)量都在增加，這說明近幾年熱沖壓技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的影響越來越深。

前一段時(shí)間，國外有一家公司研制出了一種新產(chǎn)品，即高強(qiáng)度淬火硼鋼，這種高強(qiáng)度的硼鋼在經(jīng)過一定程度的熱處理之后，其自身的屈服強(qiáng)度可以達(dá)到1100MPA，其抗拉強(qiáng)度更是可以達(dá)到驚人的1500MPa，這樣的強(qiáng)度已經(jīng)是那些普通鋼材的2.5倍。不但如此，應(yīng)用這種鋼材所制作的零件產(chǎn)品，還可以使得同等強(qiáng)度與剛度的零件減重一半以上，也就是說普通的零件要兩公斤質(zhì)量才可以達(dá)到的強(qiáng)度，這種鋼材只需要僅僅一公斤，而且零件的產(chǎn)品性能還會進(jìn)一步的提高，同時(shí)也加大了汽車的整體安全性。所以，目前很多的汽車制造的過程中的一些較為重要的零件都已經(jīng)采用硼鋼熱沖壓技術(shù)制作，例如：一些車身系統(tǒng)之中的熱沖壓成型件就包括了車身的后保險(xiǎn)杠、中支柱以及縱向承載梁等等。

除此之外，與國產(chǎn)車相比較，超高強(qiáng)度的熱沖壓成形剛還是一些歐美以及日本的汽車使用的較多一些，例如：德國產(chǎn)的新型高爾夫V，它的車身上就包含了五個(gè)硼鋼熱沖壓技術(shù)制作的零件，而帕薩特B6之中更是多達(dá)九個(gè)零件，是由熱沖壓形成技術(shù)制作而成。大多數(shù)的熱沖壓產(chǎn)品都是防撞零件，例如：車門之中的防撞桿、保險(xiǎn)杠加強(qiáng)梁以及AB竹等等，而我國作為一個(gè)生產(chǎn)大國當(dāng)然也不甘落后，目前我國已經(jīng)進(jìn)口了幾條熱沖壓生產(chǎn)線，但是，還沒有具體的產(chǎn)品應(yīng)用到車身之上。

結(jié)束語：

如今的汽車制造業(yè)發(fā)展的越來越快速，同時(shí)，用于制造汽車的一些高強(qiáng)度鋼板的需求量也在逐年升高。但是，因?yàn)楣に嚨娜毕菀约捌渌?，?dǎo)致了高強(qiáng)度的鋼板在成型的過程之中經(jīng)常會出現(xiàn)成形性差以及成形精度低等等問題，而熱沖壓成型工藝技術(shù)的出現(xiàn)，恰好完美地解決了這個(gè)難題。因此，熱沖壓成形工藝也逐漸與汽車制造業(yè)變得密不可分。對于一些沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家來說，也許現(xiàn)在他們所掌握的技術(shù)還不是那么的成熟，還存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，但如果不去創(chuàng)新、不去尋求新技術(shù)，那么必然會被時(shí)代所拋棄，因?yàn)闄C(jī)會與風(fēng)險(xiǎn)往往是并存的。

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作者簡介：

徐曉華，性別：男，出生年：1996.06.11，籍貫：陜西省安康市漢陰縣，民族：漢，學(xué)歷：本科，研究方向：交通運(yùn)輸。