高强度钢板的两种热成形技术
超高强度钢板热成形生产方案(一)
超高强度钢板热成形生产方案一、实施背景随着中国制造业的飞速发展，钢铁行业在国民经济中的地位愈加重要。
然而，国内超高强度钢的生产技术与国外先进水平还存在一定差距。
尤其在高品质、高强度、高可靠性方面，我们仍有大量的提升空间。
因此，进行超高强度钢的研发与生产，不仅是产业结构改革的需要，更是提升国家整体竞争力的必然要求。
二、工作原理超高强度钢的研发与生产，首先需要了解其工作原理。
一般来说，超高强度钢的强度高于500MPa，具有出色的抗冲击、抗疲劳性能。
其工作原理主要基于金属的强化机制，如固溶强化、细晶强化、析出强化等。
通过合理的成分设计和热处理工艺，可以显著提高钢材的强度和韧性。
三、实施计划步骤1.成分设计：根据需求和目标，设计合理的化学成分，如C、Si、Mn、Nb、V等元素的含量。
2.冶炼与连铸：通过高纯度冶炼技术，确保钢水中的杂质元素含量低于标准值。
连铸过程中，采用电磁搅拌技术，减小钢水温度梯度，降低裂纹倾向。
3.热处理：根据成分和性能要求，制定合适的热处理工艺。
如淬火、回火、冷却等步骤，以实现钢材的强化和韧化。
4.轧制与精整：通过多道次的轧制和精整，确保钢材的表面质量和尺寸精度。
5.性能检测与质量保证：对每一批次的钢材进行严格的性能检测，如拉伸试验、冲击试验、硬度检测等，确保产品质量达标。
四、适用范围超高强度钢因其出色的力学性能，适用于许多重要领域，如航空航天、汽车、建筑等。
特别是在对强度和可靠性要求极高的场合，如桥梁、高层建筑、高速列车等，其优势更加明显。
五、创新要点1.成分设计创新：通过引入新型合金元素，优化成分比例，达到提高强度和韧性的目的。
例如，添加一定量的Nb和V元素，可以显著提高钢材的抗拉强度和冲击韧性。
2.热处理技术创新：采用先进的热处理工艺，如两相区淬火、等温淬火等，以实现钢材的细晶强化和析出强化。
这些工艺不仅可以提高钢材的强度，还能保持良好的韧性。
3.生产流程优化：通过引入自动化和智能化设备，优化生产流程，提高生产效率。
超高强度钢板冲压件热成形工艺
超高强度钢板冲压件热成形工艺Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】.生产侵侵。
超高强度钢板冲压件热成形工艺热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。
本文介绍了该技术的原理,讨论了材料,工艺参数.模具等热成形工艺的主要影响因素,完成了汽车典型件热成形工艺试验试制。
获得了合格的成形件。
检测结果表明。
成形件的微观组织为理想的条状马氏体,其抗拉强度.硬度等性能指标满足生产要求。
1前言在降低油耗、减少排放的诸多措施中.减轻车重的效果最为明显.车重减轻10%.可节省燃油 3%一7%,因此塑料.铝合金.高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。
其中,高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量.在实现车辆轻量化和提高安全性方面比其他材料有明显优势,可以同时满足实现轻量化和提高安全性的要求,因此其在汽车领域内的应用越来越广泛。
热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术,该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征.可以成形强度高达1500MPa的冲压件,广泛用于车门防撞梁.前后保险杠等保安件以及A柱,B柱.C柱.中通道等车体结构件的生产。
由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势,目前.这一技术在德国.美国等工业发达国家发展迅速.并开发出商品化的高强钢热冲压件生产线.高强钢热冲压件在车辆生产中应用也很 .一吉林大学材料学院谷诤巍姜超●机械科学研究总院先进制造技术研究中心单忠德徐虹广泛。
国内汽车业对该项技术也十分认同,并有少数几个单位从国外耗巨资引入了相关技术与生产线, 为一汽-大众等汽车制造公司的部分车型配套热冲压件,关于该项技术的研究工作也已经开始。
本文阐述了热冲压成形工艺原理,对典型冲压件的热冲压成形工艺进行试验研究。
2热冲压成形工艺原理热成形工艺原理如图 1。
首先把常温下强度为500-600MPa的高强度硼合金钢板加热蛩J880-950℃.使之均匀奥氏体化. 然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形.之后保压快速冷却淬火.使奥氏体转变成马氏体.成形件因而得到强化硬化.强度大幅度提高。
超高强度钢板冲压件热成形工艺
超高强度钢板冲压件热成形工艺摘要：随着国民物质生活水平的提高，大家对汽车安全性的要求也越来越强烈，因此，高强度、超高强度钢板在汽车车身上的应用也越来越广泛。
然而，由于高强度、超高强度钢板在常温下强度较高，变形抗力比较大，导致利用常规冷冲压成形的方式很难成形，因此高强度、超高强度钢板热冲压成形技术就应运而生。
目前，高强度钢板热冲压成形零件已经广泛应用于国内外汽车车身的重要零件上。
关键词：热冲压成形；超高强度钢板；模具设计；冷却系统；数值模拟；一、热冲压成形工艺原理首先把常温下强度为500~600MPa的高强度硼合金钢板加热到880~950℃，使之均匀奥氏体化，然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形，之后保压快速冷却淬火，使奥氏体转变成马氏体，成形件因而得到强化硬化，强度大幅度提高。
比如经过模具内的冷却淬火，冲压件强度可以达到1500MPa，强度提高了250%以上，因此该项技术又被称为“冲压硬化”技术。
实际生产中，热冲压工艺又分为两种，即直接工艺和间接工艺。
直接工艺，下料后，直接把钢板加热然后冲压成形，主要用于形状比较简单变形程度不大的工件。
对于一些形状复杂的或者拉深深度较大的工件，则需要采用间接工艺，先把下好料的钢板预变形，然后再加热实施热冲压，二、热冲压成形工艺的主要影响因素2.1材料热冲压成形工艺中采用的是一种特殊的具有自硬性的硼合金高强度钢板。
和现在的双相钢、相变诱导塑性钢、复相钢、马氏体钢等汽车高强度钢板不同，这些钢板常温下强度就很高，并且通常都采用冷冲压工艺制造零部件，成形前后零件的微观组织没有变化，强度等指标基本上保持不变。
而热成形工艺中使用的硼合金钢板是一种低碳微合金钢，添加了一定量的B元素，提高了钢板的淬火性能，成形后发生相变，强度等指标成倍提高。
另外，还添加了Ti，Cr，Mo，Cu，Ni等多种合金微量儿素，因而提高了材料的屈服强度以及其他力学性能，材料力学性能也很稳定。
典型的热冲压成形钢板22MnB5的下要成分，这种钢板常温下的强度不很高，抗拉强度仅有500700MPa，塑性、可成形性等性能也很好，而通过热成形工艺的加热、成形、冷却后，成形件被淬火，微观组织转变成马氏体，强度、硬度等指标大幅度提高，屈服强度可以达到1000MPa以上，抗拉强度达到1500MPa，硬度可以达到50HRC。
超高强度汽车结构件热成形技术及应用
淬火后进行金相试验取样
pinghu56@
微观组织金相检测马氏体转化均匀性
原材料金相 铁素体、珠光体 、少量碳化物
成形件金相
马氏体97％均匀转化率
正是所要的理想组织
pinghu56@
某汽车公司性能达标的门内加强梁产品件 静态抗弯与吸能特性
某汽车公司性能达标的门内加强梁产品件 静态抗弯与吸能特性
成立时间 总投资额 建筑面积 设计分析人员
2005年 11285万元RMB 6200m2 15人
公司概况
主要客户及产品展示
主要客户有一汽解放、奇瑞汽车，另有北汽和江陵汽车正在商谈； 目前已开发的主要产品有防撞梁和中柱加强版等。
研发能力
产品开发流程
第一步 第二步 第三步
与客户进行 技术交流
先期质量策划
54 50 28 38 44 34 13 0. 9 4. 5
2. 5 11 0. 2 1. 3 3 14 3 5. 2 14 3 0. 8
3. 7 1. 7 1. 1 0. 9 1. 9 4 48 4. 6 34 22 7 0. 9 1. 5 1. 6 0. 8 4 19 38 37 27 13 21 12 6. 4 3 0. 8 0. 9
0.25
0.2
0.15
0.1 600 650 700 750 T/℃ 800 850 900 950
KMAS仿真模拟与实验对比
CAD model of the automotive door reinforced beam
热成形仿真分析与优化工艺
防撞梁上的四个典型成形点
1.65
Thickness/mm
VOLVO：S60 （ECB2010）
A柱，部分热成形
高强钢热冲压成型工艺流程 预热处理 冲压成形 淬火
高强钢热冲压成型工艺流程预热处理冲压成形淬火高强钢热冲压成型工艺流程主要包括以下三个阶段：
1.预热处理：首先，将高强钢板材加热至900摄氏度以上，然后在加热炉中保温
5-8分钟，使板料均匀奥氏体化。
这个阶段的目的是获得均匀奥氏体化的高强钢板料，以便进行后续的冲压成形。
2.冲压成形：将预热处理后的板料从加热炉中运送到模具内，进行高速成形的液
压机快速成形。
在成形过程中，板料的温度需要保持在马氏体转变温度以上的奥氏体区，以保证板料有良好的成形性和最终的机械性能。
3.淬火：在冲压成形结束后，进行保压和淬火处理。
这个阶段的目的是使成形件
得到强化，通过淬火使奥氏体转变为马氏体，提高零件的强度和硬度。
此外，根据具体的材料和工艺要求，可能还需要进行去氧化皮、激光切边冲孔、涂油防锈处理等后续操作。
高强钢热冲压成型工艺是一种先进的制造技术，广泛应用于汽车、航空航天等领域，可以提高零件的强度和安全性，同时实现零件的轻量化。
高强钢热冲压成型工艺流程 预热处理 冲压成形
高强钢热冲压成型工艺流程预热处理冲压成形一、预热处理预热处理是高强钢热冲压成型工艺的重要环节之一，其主要目的是使钢板均匀加热至奥氏体状态，并减小变形抗力。
预热处理的温度和时间取决于高强钢的化学成分、板材厚度和加热方式。
预热处理的加热速度应尽可能均匀，以减小内应力和变形。
二、冲压成形冲压成形是将预热处理后的钢板通过模具进行塑性变形的过程。
冲压成形的参数主要包括压力、速度、时间和行程等，这些参数将影响产品的质量和模具的使用寿命。
合理的冲压成形参数可以提高产品的精度和表面质量，减小产品内部的残余应力和裂纹。
三、淬火处理淬火处理是将热冲压成型后的产品快速冷却至室温的过程。
淬火处理的目的是通过快速冷却来提高产品的强度和硬度，同时保持较好的塑性和韧性。
淬火处理可以采用水淬、油淬或盐浴淬火等方式，具体选择应根据产品的性能要求和生产条件来确定。
四、回火处理回火处理是将淬火处理后的产品加热至某一温度，并在该温度下保温一定时间，然后冷却至室温的过程。
回火处理的目的是通过调整产品的组织结构和相组成来控制其力学性能，以满足不同应用场景的需求。
回火处理的温度和时间应根据产品的性能要求和生产条件来确定。
五、表面处理表面处理是高强钢热冲压成型工艺的最后环节，其主要目的是提高产品的表面质量和耐腐蚀性能。
表面处理的方法包括喷涂、电镀、氧化等，具体选择应根据产品的应用场景和性能要求来确定。
表面处理可以提高产品的使用寿命和外观质量，同时增强其防腐蚀性能。
通过以上五个方面的介绍，可以看出高强钢热冲压成型工艺的流程涉及多个环节。
在生产过程中，要保证每个环节的质量和稳定性，以获得高性能的高强钢制品。
高强度钢板热成形技术优势和原理
高强度钢板热成形技术优势和原理1. 高强度钢板热成形技术优势和原理2.高强度钢板热成形技术国内外现状分析3.高强度钢板热成形制造成套技术与装备3.1. 热成形制造核心技术——连续加热炉技术3.2. 热成形制造核心技术——带冷却系统的模具技术3.3. 热成形制造的其他技术3.4. 热成形零部件4. 高强度钢板热成形CAE技术5. 高强度钢板热成形CAE技术6. 结论高强度钢板热成形技术优势和原理高强度钢板热成形技术是同时实现汽车车体轻量化和提高碰撞安全性的最新技术，同时也是将传统的热锻造技术与冷冲压技术相结合的最新制造工艺。
结合胡平教授研发团队开发的国内第一条拥有自主知识产权热成形批量生产线，介绍了高强度钢板热成形成套技术及装备。
高强度钢板热成形技术优势和原理时下，安全、环保、节能成为汽车制造业发展的主题，采用高强度钢板冲压件制造车身既可以减轻车体重量，又能提高安全性，是同时实现车体轻量化和提高碰撞安全性的最好途径。
高强度钢板，强度越高，越难成形。
尤其是当强度达到1500MPa时，常规的冷冲压成形工艺几乎无法成形。
因此，如何实现高强度钢板的高精度冲压成形就成为一项迫切需要解决的技术难题。
热成形技术(也称为热冲压技术)，是一项新型的专门用于成形高强度冲压件的先进制造技术，可用来成形强度高达1500MPa的冲压件，目前成为世界上众多汽车生产厂商关注的热点。
的冲压件；高温下成形能消除回弹影响，零件精度高，成形质量好。
温热成形工艺打破常规，构思新颖，是冲压成形领域的前沿技术，可广泛应用于汽车前后保险杠、A柱、B柱、C柱、车顶构架、车底通道框架、仪表台支架、以及车门内板、车门防撞梁等构件的生产。
高强度钢板热成形技术国内外现状分析目前，欧美日等各大汽车生产厂商已成功地将高强度钢热成形技术应用于如图2中所示的汽车构件的生产中，经济效益显著，有效地提高了市场竞争力。
目前国内仅有几家公司从国外引入生产线，用于国内速腾、迈腾、奥迪等几款轿车的A柱、B柱、前后保险杠等几种冲压件的生产，但耗资十分巨大，国内汽车厂家成本负担很大。
高强度板热冲压成形技术
基于低碳、绿色、节能、安全等理念，汽车轻量化成为现代汽车设计制造的一大主流，汽车轻量化技术可提高燃油经济性，实现节能减排的目的。
汽车车重减少100kg ，每升油可多行驶1km 。
车重减少10%，可降低6%～8%的油耗，降低5%～6%的排放 。
如图1所示。
按照美国加州环保机构测定，我国的标准乘用车CO 2排放目前约为每公里180g 左右，这比美国的230g 要低，但与欧洲和日本相比差距较大，如图2和图3所示。
所以，汽车轻量化是节能与减排的最有效手段。
近年来汽车轻量化技术发展势头迅猛，其中，高强度板热冲压技术是汽车轻量化的主要途径之一。
热冲压成形（Hot Forming ）是将初始硬度为500～600MPa 的硼钢板加热至奥氏体化状态，快速转移至模具中高速冲压成形，在保证一定压力的情况下，制件在模具本体中以高强度板热冲压成形技术□安徽江淮汽车集团股份有限公司 /朱梅云图1 汽车的燃油经济性与汽车自重的关系大于27℃/s 的冷却速度进行淬火处理，保压淬火一段时间，以获得均匀马氏体组织的超高强度钢零件的成形方法。
热冲压成形技术具有可以得到超高强度的车身零件，减轻车身质量，提高车身安全性、舒适性，改善冲压成形性，提高零件尺寸精度等优点。
本文主要针对冲压零件的结构特征，研究并分析热冲压成形零件的结构设计方案，以实现汽车结构件轻量化技术。
图4是车身热冲压成形技术的典型应用案例。
热冲压成形性能1. 热冲压材料金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，称为材料的硬化。
热冲压材料牌号为BR1500HS ，化学成分及力学性能见表1。
2. 热冲压成形边界条件热冲压成形有其成形温度边界条件，控制好温度边界条件，对冲压件的成形质量有至关重要的决定作用。
热冲压成形零件的成形温度边界条件如图5所示。
3. 热冲压成形温度材料的热冲压成形有其成形温度范围，材料的最佳成形温度与其材料硬化指数关系如图6试验曲线所示。
4. 应力应变曲线热冲压成形零件随不同的温度图2 欧盟汽车CO 2排放规划图3车重与碳排放的关系图4 车身热冲压成形技术应用（1）得到超高强度的车身零件（功能提升）。
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高强度钢板的两种热成形技术
强度钢板热成形技术有间接成形和直接成形两种工艺。
间接成形工艺可成形具有复杂形状的零部件，预成型后可进行加工;直接成形工艺节省时间、能源。
强度钢板热成形技术是同时实现汽车车体轻量化和提高碰撞安全性的最新技术。
目前，欧、美、日等各大汽车生产厂商已成功地将高强度钢热成形技术应用汽车构件的生产中，经济效益显著，有效地提高了市场竞争力。
目前国内仅有几家公司从国外引入生产线，耗资十分巨大，国内汽车厂家成本负担很大。
国内众多汽车公司正在迫切寻求用该项技术来铸造汽车冲压件。
但是，该项技术和装备被几家国外公司所垄断，设备价格十分昂贵。
因此，热成形零件的价格也远高于普通冷成形件，导致国内目前仅有少数厂家在高档轿车上采购这种高强度冲压件，远远满足不了国内汽车行业的市场需要。
针对上述情况，大连理工大学与长春伟孚特汽车零部件有限公司联合开发出国内第一条具有完全自主知识产权的高强度钢板热成形批量连续生产线。
高强度钢板热成形技术是集落料、加热、防氧化、冲压、淬火冷却、切形和喷丸处理等为一体的综合制造系统，是体现机械加工、电控和材料化工紧密交叉的国际前沿高新技术。
热成形连续加热炉要保
证板料加热到设定的温度充分奥氏体化，同时避免没有防氧化涂层板料的高温氧化脱碳，这决定了热成形连续加热炉与其他加热炉相比应具有独特的核心技术。
成形有间接成形和直接成形两种工艺。
热成形间接成形工艺是指板料先经过冷冲压进行预成形，然后加热到奥氏体化温度，保温一段时间后放到具有冷却系统的模具里进行最终成形及淬火。
热成形间接成形工艺的优点如下：
(1)可以成形具有复杂形状的车内零部件，几乎可以获得目前所有的冲压承载件。
(2)板料预成形后，后续热成形工艺不需要过多考虑板料高温成形性能，可以确保板料完全淬火得到所需要的马氏体组织。
(3)板料预成形后可以进行修边、翻边、冲孔等工艺加工，避免板料淬火硬化后加工困难问题。
热成形直接成形工艺是指板料加热到奥氏体化温度保温一段时间后直接放到具有冷却系统的模具里进行成形及淬火。
热成形直接成形工艺的优点如下：
(1)板料在一套模具中进行成形及淬火，节省了预成形模具费用并加快了生产节奏。
(2)板料加热前为平板料，这样不仅节省了加热区面积节省能源，而且可以选取多种加热方式，例如可以采取感应加热炉进行加热。
热成形直接成形工艺的缺点是复杂形状的车内零部件成形困难，且模具冷却系统的设计更复杂，以及需要增加激光切割设备等。
汽车用热成形高强度钢板目前应用较广的为含硼合金钢，此硼钢经热成形后屈服强度要达到900MPa以上，抗拉强度要达到1500MPa，伸长率要超过6%，硬度达到45HRC以上。