車身鈑金零件熱成型

發布日期： 2014-08-12 07:53:03

1  汽車用熱成型高強鋼

    高強度鋼的熱沖壓成型是汽車制造領域的一項新技術，解決了傳統高強度鋼板成型在汽車車身制造中遇到的各種問題。這項技術是指將鋼板經過1000°C左右的高溫加熱之后一次拉伸成形，又迅速冷卻從而全面提升了鋼板強度。圖1為熱成型生產線。

熱成型件的抗拉強度達到1500Mpa之高，屈服強度大于1000Mpa，每平方厘米能承受10噸以上的壓力，而且消除回彈影響，提高制造精度。

2 熱成型的主要工序

 (1)、落料、沖孔（預成型）：主要是沖壓出板材外輪廓，對于形狀復雜或拉伸深度較大的制件則需要進行預成型。

  (2)、板料熱處理：包括加熱和保溫兩個階段。這一工序的目的在于將鋼板加熱到一個合適的溫度，使鋼板完全奧氏體化，并且具有良好的塑性。加熱所使用的設備為專用的連續加熱爐，鋼板在加熱到再結晶溫度以上之后，表面很容易氧化，生成氧化皮，這層氧化皮會對后續的加工造成不利的影響。為了避免或減少鋼板在加熱爐中的氧化，一般在加熱爐內設置惰性氣體保護機制，或者對板料進行表面防氧化處理。

(3)、轉移：指的是將加熱后的鋼板從加熱爐中取出放進熱成形模具中去。在這一道工序中，必須保證鋼板被盡可能快地轉移到模具中，一方面是為了防止高溫下的鋼板氧化，另一方面是為了確保鋼板在成形時仍然處在較高的溫度下，以具有良好的塑性。

 (4)、沖壓和淬火。在將鋼板放進模具之后，要立即對鋼板進行沖壓成形，以免溫度下降過多影響鋼板的成形性能。成形以后模具要合模保壓一段時間，一方面是為了控制零件的形狀，另一方面是利用模具中設置的冷卻裝置對鋼板進行淬火，使零件形成均勻的馬氏體組織，獲得良好的尺寸精度和機械性能。研究表明，就目前常用的熱沖壓鋼材而言，實現奧氏體向馬氏體轉變的最小冷卻速率為27~30℃/s，因此要保證模具對板料的冷卻速度大于此臨界值。

(5)、后處理。在成形件從模具中取出以后，還需要對其進行一些后續的處理，如利用酸洗或噴丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及對零件進行切邊和鉆孔。熱沖壓件由于強度太高，不能用傳統的手段對其進行切邊及鉆孔加工，而必須用激光技術來完成。圖4為工藝流程。

3 熱成型模具設計

    在熱成型過程中，板料和模具都要經過加熱到1000°C的高溫，并且成型和淬火都要在模具上進行，所以模具設計是熱成型技術的一大難點。其主要技術包括模具結構設計、模具表面設計和冷卻系統等。需要通過ABAQUS、LS-DYNA等仿真軟件進行成型模擬和冷卻狀態模擬。利用材料的高溫性能，如流變曲線、摩擦因數、FLD等參數進行成型模擬，同時進行熱傳遞模擬，這一過程實際是熱力學、機械學耦合模擬過程。模擬結果將作為模具設計的重要依據，并作為試生產依據。

4  結束語

    近年來，熱沖壓件在車身上的應用越來越廣泛，主要部位包括A/B/C柱、加強板、中通道、保險杠等。然而，在車身零部件強的提高的同時，熱沖壓件的沖擊韌性受到越來越多的關注。因為材料微觀組織又非常硬的馬氏體構成，導致韌性降低。而在車身碰撞試驗中，這些零件通常放在承受很高沖擊載荷的位置，但是目前還沒有可靠的材料可用來進行韌性與脆性之間的轉換，所以這是熱成型件在今后發展中需要解決的問題。世界各國汽車業投入大量的精力來開展以硼鋼為主的先進高強度鋼板開發及熱成形技術的研究，并取得了長足的發展。這項技術在我國還屬于起步階段，因此對超高強度硼鋼熱成形技術的研究對我國的汽車工業的發展具有重要意義。