钢板1热冲压新技术介绍
热成型冲压
热成型冲压
热成型冲压作为一种重要的金属加工工艺，在工业生产中有着广泛的应用。
它是指将金属材料在一定的温度范围内进行成型和冲压，以改善金属材料的塑性、减小强度和提高变形性能。
热成型冲压相比于常温冲压，具有成形难度低、精度高、成形性能好等优点。
首先，热成型冲压能够显著降低金属材料的流动阻力，使得金属在成型过程中更容易流动，降低成形难度。
在高温条件下，金属的塑性和韧性明显增强，容易发生流动，有利于实现复杂零件的成型。
这在生产一些形状复杂、薄壁或者要求高精度的零部件时尤为重要。
其次，热成型冲压能够提高成形零件的表面质量和精度。
由于金属材料在高温下更容易塑性变形，因此在成型过程中更容易填充模具腔体，减少成形缺陷，提高成形零件的表面质量。
同时，高温条件下金属的流动性更强，有利于提高零件的尺寸精度和几何形状的一致性。
另外，热成型冲压还能改善金属材料的综合性能。
在高温条件下，金属晶粒的再结晶行为更为活跃，可以消除材料中的残余应力和组织缺陷，减少冷变形过程中产生的强化相，有利于提高材料的塑性和延展性，改善金属材料的整体性能。
总的来说，热成型冲压是一种有效的金属加工工艺，适用于生产要求高精度、高表面质量和复杂形状的零部件。
通过控制合适的成型温度和变形参数，可以实现金属材料的高效成形，提高产品的质量和生产效率。
在未来的工业生产中，热成型冲压技术有望得到更广泛的应用，为不同领域的金属加工提供更多可能性。
1。
热冲压成形技术
热冲压成型工艺
有镀层钢板
坯料被加热后，直接送至闭式模具内进行冲压成形和淬火，然后进行冷却、切边冲孔（或激 光切割）、表面清理等后续工艺
热冲压成型设备和模具
主要包括开卷机、冲裁压力机（激光下料机）、板料送进装置、加热炉、上料装置、压力机、 模具、下料装置、激光切边器和喷沙装置等。其中关键设备主要包括液压机、加热炉及热冲压 模具等。
硬度： HV10/HV30须在400～520之间。
金相组织： 板条状马氏体，总脱碳层深度不得超过0.1mm。
尺寸精度： 满足汽车厂规定的切边精度和装配精度要求。
碰撞试验： 不允许产生碰撞开裂。
车路试： 满足规定的疲劳强度。
可提供热成形钢的公司
宝钢可供规格
热冲压成形的优势有哪些
实现车身轻量化的有效途径
有效提高零件的表面硬度及其耐 磨性 增加高强板使用率，提高车型的 碰撞性能
车身加强板数量减少，车身开发 设计难度降低。
改善高强板的零件成形性，降低 压机吨位要求
降低车身开发成本
热冲压成形零件分布
热成型工艺
热冲压的关键工艺过程是加热、冲压、保压和冷却。加热过程直接影响到高强度钢板的冲压性 能，冲压过程中伴随的淬火则对零件强度的硬化起到决定性的作用。
加热炉பைடு நூலகம்
多层箱式炉 这类炉子灵活、节能、使用方便、占地面积小，但对炉门的开 闭机构和工件传输的自动化水平要求较高，适合于多品种、小 批量生产。对某些零件，在工艺和设备调试稳定的条件下，也 可以大批量生产。
辊道式炉子 这类炉子投资大，占地面积大，如生产铝硅镀层板，高温状态下 辊子粘附镀层的可能性较大，影响辊子的寿命，工件的粘附会导 致工件在炉子中跑偏。炉子适合于裸板大批量生产，是否适合于 镀锌板也有待试验。工件在这类炉子上传输比较简单，自动化部 分投资小，工件出炉到压机的传输时间短，冲压成形温度容易控 制。
热冲压成型工艺流程 预热处理 冲压成形
热冲压成型工艺流程预热处理冲压成形
热冲压成型工艺流程主要包括以下步骤：
1. 预热处理：首先，将需要加工的钢板进行预热处理。
预热温度通常控制在800℃\~950℃之间，以保证钢板的均匀加热和塑性变形。
同时，为了防止钢板在加热过程中氧化，需要采用保护气体或真空加热方式。
2. 冲压成形：将预热的钢板放入冲压模具中，通过冲压机施加压力进行成型。
冲压过程中需控制好压力、速度和时间等参数，以保证钢板的塑性变形和模具的完好无损。
同时，为了确保成品的精度和质量，需要对冲压过程中的压力、速度和时间等参数进行实时监控和调整。
在热冲压成形过程中，钢板在加热和冷却的过程中会发生相变硬化，从而提高其强度和韧性。
这种技术也被称为“冲压硬化”技术。
经过热冲压成形后的钢板，其强度可以大幅提高，例如从初始的500\~600MPa提高到1500MPa，同时零件的硬度也可以达到50HRC。
但需要注意的是，热冲压成形后的钢板伸长率会有所下降。
此外，完成冲压加工后，还需要对板材进行回火处理，以消除加工过程中的残余应力，并提高板材的韧性和可塑性。
最后，还需要对成型件进行后处理，包括去毛刺、打磨、修整等操作，以及可能的涂装或喷涂处理，以确保成品的表面质量和尺寸精度符合要求。
总的来说，热冲压成型工艺流程是一个复杂而精细的过程，需要严格控制各个环节的参数和操作，以保证最终产品的质量和性能。
浅谈钢板热冲压新技术
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Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ ＮＯ ＯＧ Ｎ Ｏ ＭＡＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｌ ＹＩＦ Ｒ ＩＮ
２１ ０ ０年
第 ３ 期 １
浅谈 钢板热 冲压新 技术
谈 正 光
（ 无锡 鹏德 汽 车配 件有 限公 司 江 苏
宜兴
２４１） １ ２ １
【 摘 要 】 板 热 冲压 是 一种 将 先 进 高 强度 钢 板加 热 到 奥 氏体 温 度后 快 速 冲 压 ， 保 压 阶 段 通 过 模 具 实现 淬 火 并 达 到 所 需 冷 却 速 度 ， 而 钢 在 从 得 到 组 织 为 马 氏体 ， 强度 在 １０ ＭＰ 左 右 的 超 高 强度 零 件 的新 型 成形 技 术 。文 章 对 钢 板 热 冲 压 新技 术 的 关 键 装 备 、 Ｉ 术 作 了 系统 介 绍 ， ５０ ａ 核 心技 并
指 出 了 ； 火 关 热 冷 淬 Ｏ 引言
品。
１ ． 上 料 装 置 。对 于连 续 自动 化 冷 冲 压 生 产 而 言 ． 以采 用 机 器 人 ．２ ２ 可 随 着 国家 汽 车 正 碰 、 碰 、 放 等 强 制 法 规 的 相 继 推 出 ， 侧 排 汽车 车 身 带 吸盘 的方 式 抓 取 钢 板 ， 把 钢 板 放 到模 具 上 。 于 连续 热 冲压 而 言 ． 并 对 钢 铁 用 材 正 日益 面 临 严 峻 的挑 战 ．采 用 先 进 高 强 钢 ，如 Ｄ Ｐ钢 、ＲＩ Ｔ Ｐ 由 于 出 炉 以后 的 钢 板 处 于 高 温 状 态 ， 法 采 用 吸 盘 ， 上 料 装 置 只能 无 其 钢、 高扩 孔 钢 等也 无可 争 议 地 成 为 汽 车 用 材 的 主 流 趋 势 。 通 过 车 身 零 采 用 针 对 特 定 毛 坯 形 状 设 计 的 夹 持 器 ， 依 靠 机 器 人 或 机 械 手 的 动作 并 件减 薄 和 高 强 的合 理 匹 配 ， 仅 可 以 有 效 减 轻 车 身 重 量 ， 不 降低 油 耗 ， 而 把 高 温 状 态 的 钢 板 送人 模 具 。 持 器 的 设 计 必 须 考 虑 钢 板 在 高 温 状态 夹 且 可 以确 保 、 高 车型 的安 全 性 和舒 适 性 。 对 冲 压 成 形 工 艺 而 言 ， 提 但 减 下 的 膨 胀 效 应 ， 时 既 要 考 虑 平 稳 地 抓 取 钢 板 ， 要 尽 可 能 地 减 小 夹 同 又 薄 和 高 强是 恶 化成 形 性 的 双 重 因 素 ． 仅 使 得 车 身 零 件 在 成 形 过 程 中 不 持 点 处 钢 板 的 局 部 温 降 。 为 尽 量 减 少 钢 板 表 面 的氧 化 皮 ， 减 小 钢板 并 容易开裂 ， 而且 容 易产 生 过量 回 弹 ， 响 车 身 后 续 的装 配 。 另 外 ， 薄 影 减 热 冲 压 之 前 的温 降 ， 料 时 间 必 须 尽 可 能 地 短 ， 用 高 速 机 械 手 是 最 上 采 高 强对 车 身 零 件本 身 的使 用 性 能 ． 别 是 刚 度 特 性 产 生 不 利 影 响 。 特 佳 的 选择 。 目前 ． 内 既 没 有 成 功 设 计 热 冲 压 上 料 夹 持 器 的 经验 ， 而 国 也 对 于 强 度 超 过 １０ ＭＰ ０ ０ ａ的高 强 钢 ． 统 冲 压 工 艺 往 往 束 手 无 策 。 传 没 有 钢板 热 冲压 上 料所 需 的快 速 机器 人 或机 械 手 的供 应 商 。 种 新 型 的成 形工 艺 ， 殊 高 强 度 钢板 的 热 冲 压 技 术 应 运 而 生 。 钢 板 特 １ ． 压 机 。钢 板 热 冲压 压 机 要 具 备 快 速 合 模 冲压 并 保 压 的 功 能 。显 ．３ ２ 热 冲压 是 另一 种获 得 超 高 强 度 冲 压 件 的 有 效 途 径 ，是 最 近 ２ Ｏ多 年 发 然 ， 目前 用 于 冷 冲 压 的压 机 不 能 完 全 适 合 于 钢 板 热 冲 压 工 艺 ， 为传 因 展、 应用 起 来 的 一 种 新 技术 。 这 种 新 技 术 最 先 由 瑞 典 的 ＨａｄＴ ｃ ｒ ｅｈ公 统 的 液压 机 不具 备 快 速合 模 及 冲 压 的 功 能 ． 传 统 的 机 械 压 力 机 又不 而 司 于 ２ 纪 ８ 代 提 出 。通 过 ２ ０世 ０年 Ｏ多 年 的 发 展 成 功 实 现 产 业 化 批 量 具 备 保 压 功 能 。 于 钢 板 热 冲 压 压 机 要 兼 顾 传 统 液 压 机 和 机 械压 力机 由 应用 。 种 钢板 热 冲压 新 技 术 和 传 统 意 义 上 的 热 冲 压 技 术 的 本 质 区别 的 优 点 ． 此 需 要 量 身 定做 。 目前 全 球 范 围 内近 百 条 钢 板 热 冲压 产线 这 因 在于 ， 是通过空冷 ， 不 而是 通 过 布 置 冷却 回 路 ， 通 冷 却 水 的 模 具 对 零 并 中 的 压 机 是 由欧 洲 ２ ３家 供 应 商 提 供 。 ～ 件 实 现 快 速 淬 火 冷 却 ，然 后 得 到 １０ ＭＰ ５ ０ ａ左 右 甚 至 更 高 强 度 的 冲 压 １ ． 下 料 装 置 。对 于连 续 自动 化冷 冲 压生 产 而 言 ． 以采 用 机 器 人 ．４ ２ 可 件。 带 吸盘的方式 ， 抓取 已 冲压 的 零件 并 放 到 平 台 或 料 箱 。对 于钢 板 连续 热 冲 压 而 言 ， 于 压 淬 火 以 后 的零 件 温 度 尚 在 ２ ０ 由 ０ ℃左 右 ， 法 采 用 吸 无 １ 钢 板 热 冲压 新 技 术 的关 键 装 备
冲压工艺技术介绍
冲压工艺技术介绍冲压工艺是一种常见的金属加工方法，它通过将金属板材置于模具中，施加压力使其受力变形，最终获得所需的零件形状和尺寸。
冲压工艺广泛应用于汽车、电子、家电、机械制造等领域，对于生产大批量、高精度的零部件具有重要意义。
冲压工艺技术一般包括以下几个主要步骤：1. 设计模具：冲压工艺的第一步是设计出符合零件要求的模具。
模具通常分为上模和下模两部分，上模固定在冲床上，下模和上模组合起来形成一个闭合空腔。
2. 材料选择：根据零件的要求和应用场景，选择合适的金属材料进行冲压加工。
常见的材料包括钢板、铝板、铜板等。
材料的选择要考虑到零件的机械性能、耐腐蚀性等因素。
3. 材料切割：在冲压加工之前，需要将金属板材按照零件形状进行切割。
常见的切割方法包括剪切、火花切割和激光切割等。
4. 冲压过程：将切割好的金属板材放入冲床中，通过冲击力将其压入模具空腔中。
冲床通常由一对上下冲头组成，上冲头与下冲头相互配合，使金属板材逐渐变形，直至满足零件形状要求。
5. 成型检验：冲压完成后，需要对成型的零件进行检验。
检验内容包括尺寸、形状、表面质量等方面。
如果不符合要求，需要对冲压工艺进行调整或修正。
冲压工艺技术的优点在于：1. 高效生产：冲压工艺适用于大批量生产，能够快速、连续地完成零件的成型，提高生产效率。
2. 高精度：由于模具的精确设计和控制，冲压工艺能够获得高精度的零件形状和尺寸，满足产品的精度要求。
3. 多样化：冲压工艺适用于不同形状、尺寸的零件加工，能够生产出多种产品。
4. 材料节约：冲压工艺可以最大限度地利用材料，减少浪费。
总的来说，冲压工艺技术在现代制造业中发挥着重要作用。
它能够实现高效、高精度、多样化的零件生产，满足市场对于产品质量和工期的需求。
随着技术的不断发展，冲压工艺将继续提高其自动化、智能化水平，为工业生产带来更多的便利和效益。
冲压工艺技术在现代制造业中发挥着举足轻重的作用。
它是一种高效、精确的金属成形加工方法，适用于大批量生产，并能满足高精度和多样化的要求。
热冲压工艺
热冲压工艺现今，随着制造业的不断发展，各种新型高效加工工艺也应运而生，其中“热冲压工艺”就是其中的一种。
热冲压工艺是一种结合了热处理和冲压工艺的制造技术。
它通过在高温下进行变形，使工件达到更好的塑性和延展性，以便更好地完成后续的冲压成型工序。
下面所述的则是关于热冲压工艺的一些详细介绍。
首先，热冲压工艺需要对原材料进行热处理。
在这个步骤中，原材料即金属材料，例如钢铁、铝合金、镁合金等等，首先需要进行加热处理。
这里尤其需要注意的是，加热温度需要在材料的固态变形温度以上，也就是材料的熔点以下。
此时的金属材料会呈现出比较良好的塑性和韧性，为后续的冲压成型创造了非常好的条件。
接着，进行热冲压成型的工序。
这个步骤通常采用机械冲压机进行。
在进行热冲压时，需要对加热后的金属材料进行定向冲压，从而完成产品的成型。
这里面最重要的一点就是冲压过程中的温度，必须保证金属材料的温度在所要求的范围内，否则冲压成型的效果可能会不尽如人意，甚至无法完成冲压工作。
最后，进行后续加工工序的处理。
在完成热冲压成型之后，通常需要对成品进行一系列加工处理，以保证产品的精度和质量。
这些工序包括锯割、表面处理、喷漆等等。
尤其是在进行涂装或者其他表面处理时，需要精度更高的机器进行，保证涂装工序的平滑和精度。
总的来说，热冲压工艺是一项非常高效、可靠的加工工艺，它的应用领域非常广泛。
例如，在汽车、航空、航天等高端制造领域，热冲压工艺的应用非常普遍。
通过该技术，可以大幅度提高工件的质量和精度，从而大大提高制造效率和产品的质量。
在未来，热冲压工艺必将在工业生产中大放异彩，推动各种高精度、高效率的工业制造技术的快速发展。
热冲压工艺技术
热冲压工艺技术热冲压工艺技术是一种常用的金属加工方法，通常用于生产高精度、复杂形状的金属零件。
本文将介绍热冲压工艺技术的原理、应用领域，以及其优缺点。
热冲压是将金属板材加热至一定温度后，在冲床的作用下，通过模具将其冲压成所需形状的工艺。
由于加热后的金属板材具有良好的延展性和塑性，可以更容易地形成复杂的形状。
与传统的冷冲压相比，热冲压工艺技术具有以下几个优点：首先，热冲压可以改善金属板材的延展性。
在加热状态下，金属板材的结晶结构发生改变，晶格结构内的位错被激活，从而使金属板材具有更好的延展性，可以更容易地实现复杂形状的冲压。
其次，热冲压可以提高冲压成形的精度和表面质量。
由于加热状态下的金属板材具有更好的塑性，可以更容易地填充模具中的形状，从而得到更精确的冲压成形。
同时，加热状态下的金属板材有更好的流动性，可以减少表面缺陷，提高表面质量。
再次，热冲压可以减少变形力和模具磨损。
在加热状态下，金属板材的延展性增强，冲压时所需的变形力较小，可以降低模具的磨损。
热冲压工艺技术在许多领域得到了广泛应用。
例如，汽车制造领域，热冲压可以用于生产汽车车身、座椅骨架等复杂形状的零件；电子设备制造领域，热冲压可以用于生产手机壳、电池罩等精密零件；航空航天领域，热冲压可以用于生产飞机的机身、发动机零件等。
然而，热冲压工艺技术也存在一些局限性和挑战。
首先，热冲压工艺需要对加热温度、加热时间等参数进行精确控制，否则容易导致冲压成形不良。
其次，由于金属在加热过程中容易发生氧化、变色等问题，需要采取相应的防护措施，增加生产成本。
此外，热冲压工艺还需要使用专门的设备和模具，投入成本较高。
综上所述，热冲压工艺技术是一种高效、精确的金属加工方法，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和工艺技术的不断改进，相信热冲压工艺技术将在未来的金属加工领域发挥更大的作用。
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。
热冲压综述
在热冲压后，喷丸处理，同时去除氧化层、涂层的附着。
最新的防止氧化的方法是采用防护油
3、加热
Lechler and Merklein (2008) 对22MnB5的研究。在不同的奥氏体化温 度和不同厚度的钢板下，要获得最大的硬度（为470HV）所需的最 短奥氏体化时间如图4所示。
根据 Stopp 等人 （2007年)实验，涂层厚度不超过40um最有利于奥氏体化。
热冲压概述
文章信息
• 原名：A review on hot stamping • 2010年收录于Journal of Materials Processing Technology
• 作者：H. Karbasian, A.E. Tekkaya • 单位：Institute of Forming Technology and Lightweight Construction, Dortmund University of Technology；Germany
内容
1、热冲压技术的背景 2、热冲压材料和涂层 3、加热 4、热冲压的成形与淬火 5、FE模拟 6、最终性能及热冲压的后续加工 7、具有特殊性能的热冲压件 8、应用 9、结论 10、读后感
Naderi（2007）对于高强度钢的研究显示，仅使用22MnB5， 27MnCrB5，37MnB4钢级才能在热冲压后再经过水淬的工艺 中得到完全马氏体组织。 22MnB5是热冲压中最为常用的钢级 。经过热冲压工序后零 部件获得马氏体组织并且其强度可高达1500MPa。 在淬火后钢的机械性能变化将取决于碳含量，最终获得 的强度可以通过适当调整碳含量来控制。硼是对淬透性 影响最大的元素，鉴于硼延缓了软组织转变而导致马氏 体组织的产生。
9、结论
热冲压概述与变强度热冲压技术的诞生
热冲压概述与变强度热冲压技术的诞生吴博雅;吴晓春【摘要】汽车轻量化的大背景袭来,热冲压方法已经成为制造汽车零部件的主要方法,并趋于成熟.然而,关于汽车零部件B柱的制造目前有着较大的疑问:如何制造出变强度的热冲压件,即上部有着高强度下部有着高韧性的部件.其核心问题是通过对于钢板硬区与软区的不同加热或冷却方式,以及采用不同的材料及后续热处理步骤,获得上部与下部性能不同的钢板.本文从加热、冷却、材料拼接与退火处理等4个方面叙述了变强度热冲压技术的主要发展方向,并做出相关评述.【期刊名称】《模具制造》【年(卷),期】2017(017)005【总页数】6页(P93-98)【关键词】热冲压;变强度;技术【作者】吴博雅;吴晓春【作者单位】上海大学材料科学与工程学院上海200072;上海大学材料科学与工程学院上海200072【正文语种】中文【中图分类】TG385.2;TG142.45汽车轻量化的大背景已经影响到了钢铁行业的方方面面。
为了在提升车身碰撞安全性的同时满足汽车减重的要求，热冲压技术已经逐步在白车身生产线上普及。
热冲压成形零件的产量从1987年的3百万件发展到1997年的8百万件，2011年超过3亿件到至今超过5亿件的年产量，市场的需求也依旧居高不减[1]。
这不得不归因于热冲压技术自身的优势——成形能力强，回弹量低。
热冲压技术目前常见可用于汽车A柱、B柱、前后保险杠、车窗加强筋、地板通道和车顶侧梁等。
常见的热冲压技术得到的零件组织多为全马氏体组织，从而保证了零件的强度。
然而，由全马氏体组织构成的零件有一大问题就是强度很高而韧性不足，汽车B柱因其上部作为汽车车顶的支撑部件希望具有较高的强度，同时其下部又作为车体的一部分要求有良好的韧性以获得优良的撞击时能量吸收能力，因此传统的热冲压工艺难以满足汽车B柱这类需要部分韧性较好区域的构件。
这对于传统热冲压技术提出了新的要求，从而催生了新的变强度热冲压技术。
本文简述了传统热冲压技术，并总结分析了目前变强度热冲压技术的主要发展方向。
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第16卷第4期2009年8月塑性工程学报J OU RNAL OF PL ASTICIT Y EN GIN EERIN GVol 116 No 14Aug 1 2009doi :1013969/j 1issn 1100722012120091041009钢板热冲压新技术介绍(宝钢钢铁股份有限公司研究院,上海 201900) 徐伟力1 艾 健3 罗爱辉4(宝钢金属有限公司,上海 200120) 管曙荣2摘 要:钢板热冲压是一种将先进高强度钢板加热到奥氏体温度后快速冲压,在保压阶段通过模具实现淬火并达到所需冷却速度,从而得到组织为马氏体,强度在1500MPa 左右的超高强度零件的新型成形技术。
文章对钢板热冲压新技术的关键装备、核心技术和优缺点做了系统介绍,并指出了其使用现状和前景。
关键词:热冲压;冷却;淬火中图分类号:T G 38 文献标识码:A 文章编号:100722012(2009)0420039205Introduction of sheet metal hot 2formingXU Wei 2li 1 A I Jian 3 L UO Ai 2hui 4(Baoshan Iron &Steel Co 1,L TD 1,R &D Center ,Shanghai 201900 China )GUAN Shu 2rong 2(Baoteel Metal Co 1,L td ,Shanghai 200120 China )Abstract :Blank hot forming is a new technology which is realized by heating the advanced high strength steel to Austenitic phase ,quick stamping ,and quenching in die during press holding to meet the required cooling speed.By this new forming technology ,the phase of the parts can be changed to martensite ,and the strength of the parts can be about 1500MPa.In this paper ,Key e 2quipments ,key technology ,advantage and disadvantage of blank hot forming are introduced ,and the application status and trends is proposed.K ey w ords :hot forming ;cooling ;quench徐伟力 E 2mail :weilixu @baosteel 1com作者简介:徐伟力,男,1971年生,首席研究员收稿日期:2008204218;修订日期:2009203230 引 言随着国家汽车正碰、侧碰、排放等强制法规的相继推出,汽车车身钢铁用材正日益面临严峻的挑战,采用先进高强钢,如DP 钢、TRIP 钢、高扩孔钢等也无可争议地成为汽车用材的主流趋势。
通过车身零件减薄和高强的合理匹配,不仅可以有效减轻车身重量,降低油耗,而且可以确保、提高车型的安全性和舒适性。
但对冲压成形工艺而言,减薄和高强是恶化成形性的双重因素,不仅使得车身零件在成形过程中容易开裂,而且容易产生过量回弹,影响车身后续的装配。
另外,减薄高强对车身零件本身的使用性能,特别是刚度特性产生不利影响。
对于强度超过1000M Pa 的高强钢,传统冲压工艺往往束手无策。
一种新型的成形工艺,特殊高强度钢板的热冲压技术应运而生。
钢板热冲压是另一种获得超高强度冲压件的有效途径,是最近20多年发展、应用起来的一种新技术。
这种新技术最先由瑞典的Hard Tech 公司于20世纪80年代提出,通过20多年的发展成功实现产业化批量应用。
这种钢板热冲压新技术和传统意义上的热冲压技术的本质区别在于,不是通过空冷,而是通过布置冷却回路,并通冷却水的模具对零件实现快速淬火冷却,然后得到1500M Pa 左右甚至更高强度的冲压件。
这种超高强度的冲压件,无论是冷冲压工艺,还是传统意义上的热冲压工艺,都无法实现。
钢板热冲压新技术在国外还有4个主要的称谓,即hot stamping ,p ress hardening ,die quenching 和hot pressing 。
在传统热冲压领域,无论是装备还是核心技术方面,公开发表的文章相对较多,国内也有较多文献报道[123]。
而在钢板热冲压新技术领域,公开发表的研究成果相对较少。
欧洲的Pscal Ravier,L ucia Gar2 cia Aranda,Yvan Chastel等[425]对热冲压过程的材料热力耦合本构关系、材料特性参数、模拟件试制进行了研究[428]。
国内,宝钢研究院对热冲压过程热力耦合仿真分析、热冲压材料本构关系及特性参数、热冲压零件可制造性分析等进行了比较系统的研究,哈尔滨工业大学、同济大学、上海交通大学、北京航空航天大学也有相关研究或研究计划。
但由于钢板热冲压新技术基本上处于技术封锁和垄断状态,国内很少有人、有机会接触到工业化的热冲压产线,对这个新技术,特别是关键装备和核心技术了解不多。
为此,本文结合国内第4条(至今为止也只有4条)热冲压产线,对这个新技术的关键装备、核心技术和优缺点进行系统、全面的介绍,并指出这一新技术的使用现状和前景。
1钢板热冲压新技术的关键装备钢板热冲压新技术是一种将特殊的高强度钢板加热到奥氏体温度范围,快速移动到模具,快速冲压,在压机保压状态下通过模具(而不是空气)对零件进行淬火冷却(并要保证一定的冷却速度),最后获得超高强度冲压件(组织为马氏体,强度在1500M Pa 左右甚至更高)的新型成形工艺。
钢板热冲压新技术的技术特征,决定了其有别于冷冲压甚至传统意义上的热冲压装备。
111热冲压用钢板热冲压需要一种特殊的高强钢,这种钢初始抗拉强度在400M Pa～600M Pa左右,奥氏体化以后通过快速淬火处理,可以得到马氏体组织,其强度能达到1500M Pa,甚至更高。
目前欧洲的Arcelor能批量生产带Al2Si镀层的热冲压用钢板U SI2 BOR1500,这种钢板在热冲压过程中不会产生氧化皮。
另外,西欧、北欧、日本、韩国的钢厂也能批量生产热冲压用钢。
国内,宝钢于2006年成功开发了不带镀层的热冲压用钢(冷轧B1500HS,热轧BR1500HS),并实现批量供货,是目前国内唯一的热冲压用钢供应商。
带镀层的热冲压用钢板,冲压时工作环境好,零件表面质量好,后续无需喷丸工序,但钢板在加热过程中,镀层容易和加热炉的套磁辊发生粘结;无镀层的热冲压用钢板,冲压时工作环境差,零件表面相对较差,后续需要喷丸工序,对于薄板零件还存在在喷丸过程中容易产生变形,但钢板加热过程中,镀层不会与加热炉的套磁辊发生粘结,因此带镀层和无镀层热冲压用钢板各有利弊。
112热冲压产线钢板热冲压产线包括板料拆垛系统、打标站、加热炉、上料装置、压机、下料装置、零件堆垛系统等部件,如图1所示。
图1 热冲压产线Fig11 Hot2forming line11211加热炉钢板热冲压新技术需要对钢板进行加热,为避免钢板表面在加热过程中产生氧化皮,炉子需要通保护气体。
为了实现在给定生产节拍下的连续自动化生产,炉子必须具备自动化进料和出料功能;必须有足够的加热功率以实现在设定时间内使炉子里的钢板完全奥氏体化;必须保证出炉以后的钢板有足够的定位精度。
另外,炉子必须配备应急发电机,并在控制系统上确保意外断电后的自动启动功能,以保护炉子内的陶瓷辊。
目前全球范围内的数十条钢板热冲压产线,其加热炉全部由欧洲供应商提供,国内至今还没有成熟、可靠的产品。
11212上料装置对于连续自动化冷冲压生产而言,可以采用机器人带吸盘的方式抓取钢板,并把钢板放到模具上。
对于连续热冲压而言,由于出炉以后的钢板处于高温状态,无法采用吸盘,其上料装置只能采用针对特定毛坯形状设计的夹持器,并依靠机器人或机械手的动作把高温状态的钢板送入模具。
夹持器的设计必须考虑钢板在高温状态下的膨胀效应,同时既要考虑平稳地抓取钢板,又要尽可能地减小夹持点处钢板的局部温降。
为尽量减少钢板表面的氧化皮,并减小钢板热冲压之前的温降,上料时间必须尽可能地短,采用高速机械手是最佳的选择。
而目前,国内既没有成功设计热冲压上料夹持器的经验,也没有钢板热冲压上料所需的快速机器人或机械手的供应商。
04塑性工程学报第16卷11213压机钢板热冲压压机要具备快速合模冲压并保压的功能。
显然,目前用于冷冲压的压机不能完全适合于钢板热冲压工艺,因为传统的液压机不具备快速合模及冲压的功能,而传统的机械压力机又不具备保压功能。
由于钢板热冲压压机要兼顾传统液压机和机械压力机的优点,因此需要量身定做。
目前全球范围内近百条钢板热冲压产线中的压机是由欧洲2～3家供应商提供。
11214下料装置对于连续自动化冷冲压生产而言,可以采用机器人带吸盘的方式,抓取已冲压的零件并放到平台或料箱。
对于钢板连续热冲压而言,由于保压淬火以后的零件温度尚在200℃左右,无法采用吸盘,只能采用针对特定零件设计的夹持器,并依靠机器人或机械手的动作将热态的零件放到输送平台或料箱。
目前国内既没有成功设计热冲压下料夹持器的经验,也没有钢板热冲压下料所需的快速机器人或机械手的供应商。
2钢板热冲压的核心技术211零件外形和工序设计采用冷冲压工艺的零件,其外形设计自由度相对较大,并可以通过3～5道工序来成形所需外形、尺寸的零件。
钢板热冲压原则上只能一道冲压成形,因此零件的外形设计要充分考虑其工艺特点。
对于冲压深度很深、成形难度很大的中通道类零件,可以先采用冷冲压进行预成形,然后再进行热冲压,但设备投资和零件价格会相对较高。
212热冲压模具与冷冲压模具及传统意义上的热冲压模具不同,钢板热冲压新技术所需的模具具有其特殊性,核心技术体现在:1)由于车身冲压件装配精度要求较高,模具型面设计时,需要考虑钢板的热胀冷缩效应,并采取有效补偿方案,同时模具型面不能设计冷冲压模具中常用的拉深筋;2)模具内部冷却回路的设计(冷却孔径的大小、冷却孔的间距和布置方式、冷却孔中心离模具型面的距离、冷却水的流动方式等);3)基于加工工艺性,特别是钻孔工艺性的模具分块及其精密装配技术;4)模具冷却水泄漏的有效解决方案。
目前,全球范围内能成功设计、制造钢板热冲压模具的厂家不超过20家,而且实行严格的技术保护和封锁。