汽車工業(yè)中熱沖壓成形工藝的應(yīng)用

畢殿東 劉爽

摘 要：作為我國國民經(jīng)濟重要支柱產(chǎn)業(yè)的汽車工業(yè)，在其發(fā)展過程中，節(jié)能、安全、環(huán)保、低碳逐漸成為了主要趨勢。熱沖壓成形技術(shù)在車身輕量化、安全性提升方面的作用十分顯著，因此我們應(yīng)當對該技術(shù)展開更為深入的研究，再次獲得材料、熱沖壓設(shè)備方面的突破，進一步減少熱成形零件成本，實現(xiàn)更高的安全性和舒適性。

關(guān)鍵詞：汽車工業(yè);熱沖壓成形;應(yīng)用

我國國民經(jīng)濟組成中，汽車產(chǎn)業(yè)占據(jù)的地位十分重要。有關(guān)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢而言，目前基本是以汽車輕量化為主，有關(guān)汽車安全性和舒適性方面也提出了更高的要求，傳統(tǒng)冷沖壓工藝也就無法將汽車工業(yè)高強度鋼板制造要求滿足。新興的熱沖壓成形工藝也是沖壓成形技術(shù)之一，其應(yīng)用范圍基本為高強度鋼板成形，所得到的零件可實現(xiàn)高達1500MPa以上的強度。加之熱沖壓成形實施環(huán)境為高溫，所以在成形力的需求方面偏小，且回彈也小，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的精度和較好的性能。同時，熱沖壓成形的運用也有助于汽車輕量化的實現(xiàn)、安全性與舒適性的提升，因此在目前汽車工業(yè)中得到了極為廣泛的運用與推廣。

1 熱沖壓成形技術(shù)概述

熱沖壓成形技術(shù)，是利用金屬熱塑性成形的原理，能夠在成形的同時實現(xiàn)對板料的淬火熱處理，提高材料的成形性能，大大擴展了高強度超高強度鋼在汽車零件的應(yīng)用范圍。

隨著國家汽車正碰、側(cè)碰、排放等強制法規(guī)的相繼推出，汽車車身鋼鐵用材正日益面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，采用先進高強鋼，如DP鋼、TRIP鋼、高擴孔鋼等也無可爭議地成為汽車用材的主流趨勢。通過車身零件減薄和高強的合理匹配，不僅可以有效減輕車身重量，降低油耗，而且可以確保、提高車型的安全性和舒適性。但對沖壓成形工藝而言，減薄和高強是惡化成形性的雙重因素，不僅使得車身零件在成形過程中容易開裂，而且容易產(chǎn)生過量回彈，影響車身后續(xù)的裝配。

1.1 參數(shù)設(shè)置

熱沖壓成形中，熱沖壓過程階段主要包含壓邊、成形兩部分。這兩階段成形參數(shù)具體為：首先，壓邊階段。模具75℃，初始材料溫度810℃，模具運動速度200mm/s;成形階段：壓邊階段完成后的溫度即為板料溫度，模具運動速度保持不變，兩者彼此間存在0.4的摩擦系數(shù)。

1.2 優(yōu)缺點

熱沖壓成形技術(shù)相對于傳統(tǒng)沖壓成形技術(shù)而言，優(yōu)劣并存。就該技術(shù)優(yōu)點而言，首先變形抗力若，塑性、改變?nèi)菀?其次，沖壓中的壓力顯著減少，能使磨具和機床的使用要求降低;最后，減少了中間操作環(huán)節(jié)，產(chǎn)品生成周期相應(yīng)的也縮短。然而，該技術(shù)也有一系列缺點存在，主要表現(xiàn)在：其一，能對該技術(shù)構(gòu)成影響的因素較多，且具體實踐中環(huán)境偏差;其二，該技術(shù)有著較高的成本，且產(chǎn)品成形后有著較高的沖孔、切邊要求;其三，該技術(shù)在仿真方面不具備較高的準確性;其四，廢品率偏高。

2 汽車工業(yè)中熱沖壓成形工藝的應(yīng)用

2.1 汽車工業(yè)中熱沖壓成形工藝的應(yīng)用

日益發(fā)展的汽車工業(yè)背景下，加之不斷增大的保有量，使得汽車工業(yè)對安全、環(huán)保予以了更高的關(guān)注。汽車油耗與車重之間有明顯的線性關(guān)系存在，結(jié)合相關(guān)研究成果得知，汽車每降低10%的自重，那么就會降低約7%的油耗和尾氣排放，因此降低汽車的自重是實現(xiàn)環(huán)保的主要途徑之一[2]。同時要想為汽車的使用提供安全保障，有關(guān)汽車材料的使用方面，應(yīng)當采取厚度較大或碰撞吸能較高的材料，如此就會增加汽車的質(zhì)量，盡管能提供一定的安全保障，然而卻無法實現(xiàn)環(huán)保。

2.2 車身上熱沖壓成形件的應(yīng)用

熱沖壓成形技術(shù)是強化零件沖壓的關(guān)鍵途徑，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用前景十分廣闊，在A柱、B柱、門梁、邊梁、側(cè)欄、保險杠及頂蓋縱梁等結(jié)構(gòu)件中皆涉及到了應(yīng)用。超高強熱沖壓成形件的應(yīng)用，不但能為汽車提供更高的安全性保障，同時也有助于汽車自身質(zhì)量的減輕。

早在幾年前，就有多數(shù)車型上應(yīng)用了熱成形件，如速騰（高爾夫2代）和邁騰帕薩特B6便是首批將熱成形超高強鋼件運用于車身上的車型，基于PQ46平臺的邁騰轎車車身中，使用了12%的超高強鋼熱成形鋼板（高強鋼占79%），前后保險杠支架、門檻、B柱、中央通道、頂蓋縱梁及底部衡量等重要結(jié)構(gòu)均采取熱成形件，這類部件在危機碰撞是主要受力的部分，能夠最大限度降低車內(nèi)人員受傷的可能性。在車身強度相同的情況下，使用了熱成形鋼板的車身重量大約降低了20kg。

前擋板加強橫梁中熱成形件的運用，能夠有效控制前碰時防火墻的侵入量。奇瑞有著同等于奧迪的熱成形應(yīng)用理念，然而前者在精細性能設(shè)計能力依舊落后于后者。熱成型部件應(yīng)用實現(xiàn)“理想載荷傳遞路徑”的構(gòu)建，整體車身呈現(xiàn)出的樣式為“籠”式，前艙有四條縱向能量流吸收、傳遞通路的設(shè)計，也包含兩條將前后保險桿連通的縱向大梁設(shè)計[3]。此外，超高強度熱成形鋼板也被運用在A柱、B柱和前門防撞板等部位，可實現(xiàn)高達1500MPa的實際抗拉強度。

3 結(jié)語

現(xiàn)下，人們逐漸具備了更強的環(huán)保意識，加之國家陸續(xù)出臺的有關(guān)汽車各方面的法律法規(guī)，在汽車生產(chǎn)中節(jié)能、環(huán)保及安全也就成為了必須考慮在內(nèi)的因素，而在處理這方面問題的手段中，汽車輕量化和高強度十分有效。熱沖壓成形工藝在汽車質(zhì)量減輕、防撞和抗沖擊性能的提升方面具有顯著作用，因此本文圍繞熱沖壓成形工藝展開了研究，以供參考。

參考文獻：

[1]黃榮雙.熱沖成型技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2017，48（10）：89.

[2]阮廣明.汽車車身的沖壓成形技術(shù)的思考[J].建材與裝飾，2018（44）：194.

[3]趙秀俠.淺談車身零件熱沖壓技術(shù)的應(yīng)用[J].模具制造，2017，17（04）：44-45+101.