鋼板熱沖壓技術在汽車制造中的應用研究

摘 要：伴隨著我們國家汽車行業的不斷發展，相關部門對汽車行業提出了更高要求，其不僅希望可以通過某種方式使汽車達到節約能源、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度鋼板沖壓件不但可以進一步地提升汽車的強度和車身的安全性，同時也可以降低車子自身的重量并實現減少耗油量的目標，因此，為了滿足國家相關部門對汽車行業的相應要求，我國必須在此領域中廣泛使用鋼板熱沖壓技術。

關鍵詞：熱沖壓；高強度鋼板；汽車車身；制造；應用

引言：

如今，鋼板熱沖壓技術在許多歐美國家都已經得到了廣泛使用，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。而中國只有少數企業使用了此項技術，相關企業并未對其進行具體地研究與應用，因此，此項技術在我國的發展空間十分巨大。本篇文章將會簡單敘述熱沖壓成形工藝的原理，此外還會分析有關熱沖壓技術的優勢與劣勢，對此項技術在汽車制造中的應用前景及發展趨勢進行研究，希望可以有助于相關工作人員。

一、簡單介紹鋼板熱沖壓技術

所謂的熱沖壓技術，就是在將鋼板進行加熱到一定的溫度范圍以后，讓鋼板自身的一些組織產生一定程度的變化，之后再快速地將已經發生了相關組織變化的鋼板，在一個十分短暫的瞬間轉到相應的模具之中，并同時對其進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行降溫處理。之后，再把得到的零件進行淬火以及冷卻，這樣經過了一系列的處理之后，就得到了具有高強度的沖壓件，而這整個工藝就被稱之為熱沖壓技術。需要注意的是，鋼板熱沖壓技術的主要步驟分別是加熱、沖壓、保壓以及冷卻。在利用高溫對相關鋼板進行加熱，使其初步成型的時候，直接決定鋼板性能的就是溫度的高低。

如果將熱、冷沖壓進行對比，那么我們可以很明顯地看出熱沖壓的優勢，這些優勢主要表現在以下幾個方面：

其一，可以進一步制作出強度更高的車身零件，而且這些超過強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制作的零件也可以在一定程度上減少車身加強板的使用。而車身加強板的使用數量變少了，那么整個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的提高。

其二，具有更好的成形性。

其三，沖壓所需要的設備的噸位數要求較小。

其四，產品制作的尺寸精度高

其五，制作出的產品零件具有較高的剛度特性，同時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零件產品的外形設計。

二、相關的原理以及參數控制要點

（一）熱沖壓成型工藝原理

傳統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下進行的，但是，熱沖壓的成形原理就大不一樣了，它需要一個高溫的工作環境，而且熱沖壓只有當鋼板材料處于紅熱狀態下時才可以進行。整個熱沖壓的工作流程并不是那么復雜，首先就需要對相關的合金板進行下料，再將合金板送進高溫的加熱爐之中進行加熱。這個過程中，整個硼合金鋼板就會發生奧氏體化反應。之后，就可以將鋼板送入到含有冷卻功能的內部模具之中，使其沖壓成形。而在鋼板成型的過程之中，還要對其進行冷卻、淬火等等處理，使其發生一定程度的相變，并逐漸將奧氏體轉化為馬氏體，成形件也因此得到了強化，并可以進一步地提高其整體強度。例如：正常情況下的硼合金鋼板的強度并不是很大，通常都介于五百與六百之間，但歷經了一系列的淬火沖壓處理之后，就可以達到1500MPa，這意味著其整體強度提高了近2.5倍，這是一個多么可怕的概念。因此，也恰恰是因為這個原因，才把熱沖壓成型技術稱之為沖壓硬化技術。

（二）參數控制要點

對高強度鋼進行熱沖壓的成形過程中，一共有三個較為重要的環節，它們分別是加熱、成形以及冷卻。這三個環節處理的好壞會直接決定相關產品成形以后的性能，所以要予以更多的關注。在加熱階段，要確保合理的加熱溫度與保溫時間，避免出現影響力學的事件發生。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，以避免出現熱損現象。在冷卻的過程中，最重要的也是冷卻的速度，只有當冷卻速度達到一定的程度以后，才可以使得奧氏體轉化為馬氏體。

三、實際應用情況闡述

與我國相比較，熱沖壓技術在歐洲的一些發達國家更受歡迎，他們把這種技術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，利用這種技術所制作出來的產品，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過熱沖壓處理的熱沖壓零件，其中，菲亞特擬在一系列的后續車型之中，使用超過百分之十六（車身質量百分比）的熱沖壓零件。而沃爾沃擬的后續車型之中，熱沖壓的零件使用率更是高達百分之三十五以上。而且，從熱沖壓技術出現到如今，全球每年的熱沖壓零件的使用數量都在增加，這說明近幾年熱沖壓技術在汽車制造領域的影響越來越深。

前一段時間，國外有一家公司研制出了一種新產品，即高強度淬火硼鋼，這種高強度的硼鋼在經過一定程度的熱處理之后，其自身的屈服強度可以達到1100MPA，其抗拉強度更是可以達到驚人的1500MPa，這樣的強度已經是那些普通鋼材的2.5倍。不但如此，應用這種鋼材所制作的零件產品，還可以使得同等強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量才可以達到的強度，這種鋼材只需要僅僅一公斤，而且零件的產品性能還會進一步的提高，同時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采用硼鋼熱沖壓技術制作，例如：一些車身系統之中的熱沖壓成型件就包括了車身的后保險杠、中支柱以及縱向承載梁等等。

除此之外，與國產車相比較，超高強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：德國產的新型高爾夫V，它的車身上就包含了五個硼鋼熱沖壓技術制作的零件，而帕薩特B6之中更是多達九個零件，是由熱沖壓形成技術制作而成。大多數的熱沖壓產品都是防撞零件，例如：車門之中的防撞桿、保險杠加強梁以及AB竹等等，而我國作為一個生產大國當然也不甘落后，目前我國已經進口了幾條熱沖壓生產線，但是，還沒有具體的產品應用到車身之上。

結束語：

如今的汽車制造業發展的越來越快速，同時，用于制造汽車的一些高強度鋼板的需求量也在逐年升高。但是，因為工藝的缺陷以及其他原因，導致了高強度的鋼板在成型的過程之中經常會出現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的出現，恰好完美地解決了這個難題。因此，熱沖壓成形工藝也逐漸與汽車制造業變得密不可分。對于一些沖壓產品的生產廠家來說，也許現在他們所掌握的技術還不是那么的成熟，還存在著一定的風險，但如果不去創新、不去尋求新技術，那么必然會被時代所拋棄，因為機會與風險往往是并存的。

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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，學歷：本科，研究方向：交通運輸。