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鋼板熱沖壓技術在汽車制造的應用

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鋼板熱沖壓技術在汽車制造的應用

摘要:鋼板沖壓技術能夠在確保制作高強度的鋼板時其形狀不變,這種鋼板用于汽車制造領域可提升汽車的碰撞性能。該文主要介紹了鋼板熱沖壓技術及其工藝原理、數值應用,并進行數值模擬,最后對這項技術的使用現狀以及未來的發展前景進行了闡述。

關鍵詞:熱沖壓;工藝原理;鋼板熱沖壓技術

0引言

如今,我國的汽車制造業發展迅速,國家對于汽車碰撞的要求越來越高,對于汽車尾氣排放也頒布了相應的法規,因此制造商必須響應國家號召,節能減排,降低環境污染,在汽車制造的過程中通過使用強度較高的鋼板來提升汽車的質量。由于高強度的鋼板在制作時會隨著強度的提高使得其成形難度增大,很多零件就難以達到理想的形狀,影響其使用性能。為了在制作高強度的鋼板時其形狀不變,就研發出了鋼板熱沖壓技術。鋼板熱沖壓技術能夠在1500MPa壓力下制造出沖壓件,形成的沖壓件精度較高,成形較為精確,鋼板熱沖壓技術對于汽車制造領域至關重要。該文介紹了鋼板熱沖壓技術及其工藝原理、數值應用,并進行數值模擬,最后說明了這項技術的使用現狀以及未來的發展前景。

1鋼板熱沖壓技術概述

熱沖壓技術是通過高溫將鋼板加熱到奧氏體溫度范圍,使得鋼板組織發生變化,之后將發生變化的鋼板快速移動到模具中,然后再快速沖壓,模具中都含有冷卻裝置,通過冷卻裝置迅速冷卻模具中的零件,將得到的零件再通過淬火進行冷卻,最終得到了高強度沖壓件的新型工藝。在進行鋼板熱沖壓時主要的步驟為加熱、沖壓、保壓和冷卻。通過加熱使得鋼板初步成型,溫度的高低直接影響了高強度鋼板的沖壓性能,通過沖壓機的作用使得鋼板成型,而保壓使得鋼板的形狀更加穩定,在淬火的作用下促使鋼板的組織發生變化。作為一種新興工藝,熱沖壓成形技術在汽車工業中的應用,滿足了車身減重、車身強度和碰撞安全的要求,有利于節能、環保以及車身輕量化目標的實現。目前,由于技術及設備條件的限制,國內汽車廠商使用熱沖壓零件的比例很小,2013年,中國汽車產銷目標預計達到2000萬輛,有望突破2300萬輛,熱沖壓成形技術具有廣闊的市場前景。與冷沖壓相比,熱沖壓具有明顯的技術優勢,主要表現在以下幾個方面:1)可以得到超高強度的車身零件,從而減小零件厚度,減少車身加強板數量,提高車身的碰撞性能,實現車身的有效減重。2)成形性相對較好。2)沖壓所需的設備噸位較小,一般而言,800t的高速液壓機就能滿足大部分車身零件熱沖壓需要。4)尺寸精度好。5)零件表面硬度、抗凹性和剛度特性好。6)零件外形設計可以簡化。

2鋼板熱沖壓技術在汽車制造的應用

2.1工藝原理

熱沖壓工藝流程如圖1所示,分為a、b兩種流程,a為直接成形工藝,b為間接成形工藝。直接成形工藝:首先將板料進行加熱,直至板料奧氏體化,然后將其轉移到具有冷卻功能的模具中,使得鋼板成形;間接成形:首先將板料進行冷沖壓預成形,然后加熱直至板料奧氏體化,然后將其轉移到具有冷卻功能的模具中,使得鋼板成形。熱沖壓直接成形工藝通常應用于一些形狀結構較為簡單的零件,而直接成形工藝就應用于形狀復雜的零件。

2.2參數設置

熱沖壓過程有2個階段,即壓邊、成形。這2個階段的成形參數如下:壓邊階段:板料開始溫度為810℃,模具為75℃,模具運動速度為200mm/s;成形階段:板料的溫度就是壓邊階段結束之后的溫度,模具運動速度為200mm/s,兩者之間的摩擦系數為0.4。

3鋼板熱沖壓使用現狀及其前景展望

鋼板熱沖壓技術能夠確保制作高強度的鋼板時其形狀不變,這項技術在1500MPa的壓力下制造沖壓件,并且形成的沖壓件精度較高,成形較為精確,作為一新興的成形技術,熱沖壓技術對于汽車制造領域至關重要,應用前景更為廣闊。國外多種類型的車都開始使用熱沖壓零件,而國內的進口車也多采用鋼板熱沖壓零件。鋼板熱沖壓常用于前、后門左右防撞桿,前、后保險杠,A、B、C柱加強板以及車頂加強梁等,如圖3所示。總的來說,國產車的碰撞性能較差,如果在圖3標注的部位使用熱沖壓零件,不但使得車身的碰撞性能大幅度提升,而且還能夠降低車身自重。目前,國內的一些自主品牌汽車廠開始重視熱沖壓新技術,在其自主研發的新車型中采用鋼板熱沖壓技術,大大提升了汽車的質量。由于國內某款車型的A、B加強板采用了熱沖壓零件,其國外碰撞測試從一星級升為三星級。由此可見,鋼板熱沖壓新技術在未來將會應用得更加廣泛,此項技術不但可以應用于汽車制造領域,還可應用于農業、礦山機械領域,提升其相關器具的強度等。

4結語

鋼板熱沖壓技術是增強汽車碰撞性能的新型技術,引起了專家學者的高度重視。鋼板熱沖壓技術的工藝流程為:首先將板料進行加熱,直至板料奧氏體化,然后將其轉移到具有冷卻功能的模具中,使得鋼板成形。此技術發展時間較短,但其在增強汽車碰撞性能及強度方面發揮著較大的作用。鋼板熱沖壓技術在未來將會應用得更為廣泛,不但可以應用于汽車制造領域,還可應用于農業、礦山機械領域,提升其相關器具的強度等。所以,在汽車制造領域應著重推廣鋼板熱沖壓技術。另一方面,從整體來看,我國熱沖壓裝備生產線技術較國外發展起步較晚,因此需要加大研發力度,汲取先進經驗,研發出具有中國特色的沖壓成形,從而提高我國汽車全球競爭力。

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作者:高敏 劉佳鄭 單位:河北凌云機電有限公司

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