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钢板热冲压技术在汽车制造的应用

发布时间:2019/2/18 8:53:08   阅读:

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

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1500MPa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2000万辆,有望突破2300万辆,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,800t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钢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200mm/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200mm/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1500MPa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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作者:高敏 刘佳郑 单位:河北凌云机电有限公司

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