汽車工業中熱沖壓成形工藝的應用

畢殿東 劉爽

摘 要：作為我國國民經濟重要支柱產業的汽車工業，在其發展過程中，節能、安全、環保、低碳逐漸成為了主要趨勢。熱沖壓成形技術在車身輕量化、安全性提升方面的作用十分顯著，因此我們應當對該技術展開更為深入的研究，再次獲得材料、熱沖壓設備方面的突破，進一步減少熱成形零件成本，實現更高的安全性和舒適性。

關鍵詞：汽車工業;熱沖壓成形;應用

我國國民經濟組成中，汽車產業占據的地位十分重要。有關汽車產業發展趨勢而言，目前基本是以汽車輕量化為主，有關汽車安全性和舒適性方面也提出了更高的要求，傳統冷沖壓工藝也就無法將汽車工業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之一，其應用范圍基本為高強度鋼板成形，所得到的零件可實現高達1500MPa以上的強度。加之熱沖壓成形實施環境為高溫，所以在成形力的需求方面偏小，且回彈也小，能夠實現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、安全性與舒適性的提升，因此在目前汽車工業中得到了極為廣泛的運用與推廣。

1 熱沖壓成形技術概述

熱沖壓成形技術，是利用金屬熱塑性成形的原理，能夠在成形的同時實現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用范圍。

隨著國家汽車正碰、側碰、排放等強制法規的相繼推出，汽車車身鋼鐵用材正日益面臨嚴峻的挑戰，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，而且容易產生過量回彈，影響車身后續的裝配。

1.1 參數設置

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。

1.2 優缺點

熱沖壓成形技術相對于傳統沖壓成形技術而言，優劣并存。就該技術優點而言，首先變形抗力若，塑性、改變容易;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，減少了中間操作環節，產品生成周期相應的也縮短。然而，該技術也有一系列缺點存在，主要表現在：其一，能對該技術構成影響的因素較多，且具體實踐中環境偏差;其二，該技術有著較高的成本，且產品成形后有著較高的沖孔、切邊要求;其三，該技術在仿真方面不具備較高的準確性;其四，廢品率偏高。

2 汽車工業中熱沖壓成形工藝的應用

2.1 汽車工業中熱沖壓成形工藝的應用

日益發展的汽車工業背景下，加之不斷增大的保有量，使得汽車工業對安全、環保予以了更高的關注。汽車油耗與車重之間有明顯的線性關系存在，結合相關研究成果得知，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環保的主要途徑之一[2]。同時要想為汽車的使用提供安全保障，有關汽車材料的使用方面，應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量，盡管能提供一定的安全保障，然而卻無法實現環保。

2.2 車身上熱沖壓成形件的應用

熱沖壓成形技術是強化零件沖壓的關鍵途徑，在汽車工業中的應用前景十分廣闊，在A柱、B柱、門梁、邊梁、側欄、保險杠及頂蓋縱梁等結構件中皆涉及到了應用。超高強熱沖壓成形件的應用，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量的減輕。

早在幾年前，就有多數車型上應用了熱成形件，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構均采取熱成形件，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用理念，然而前者在精細性能設計能力依舊落后于后者。熱成型部件應用實現“理想載荷傳遞路徑”的構建，整體車身呈現出的樣式為“籠”式，前艙有四條縱向能量流吸收、傳遞通路的設計，也包含兩條將前后保險桿連通的縱向大梁設計[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，可實現高達1500MPa的實際抗拉強度。

3 結語

現下，人們逐漸具備了更強的環保意識，加之國家陸續出臺的有關汽車各方面的法律法規，在汽車生產中節能、環保及安全也就成為了必須考慮在內的因素，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.熱沖成型技術在汽車工業中的應用[J].南方農機，2017，48（10）：89.

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

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