新时期热冲压成形技术的构建探究

1、新时期热冲压成形技术的构建探究摘 要：热冲压成形技术是一种常见的零件加工方式，尤其在汽车工业中应用最为普遍。本文介绍了热冲压成形技术的根本原理，分析了温度、时间、成形速度以及冷却速度对冲压成形的影响。并以汽车零部件加工为主要研究对象，通过热冲压技术获取轻量化高强度的成形件，通过检测成形件微观组织为马氏体，抗拉强度为1500MPa满足汽车生产要求。关键词：新时期 热成形 冲压中图分类号：TG385              &#

2、160; 文献标识码：A           文章编号：1674-098X202102b-0060-02热冲压成形技术是一种常见的零件加工方式，尤其在汽车工业中应用最为普遍。将材料先加热至奥氏体化状态，该状态下钢板材料的塑性较好，强度低，并且具有一定的韧性，然后使用冲压机在模具中进行冲压并淬火，获得相应形状的高强度金属零件。通过热冲压成形技术获取高强度的冲压件来代替传统的厚钢板，不但可以有效降低零部件自身的重量，而且能大幅度地提升抗拉强度，广泛应用于汽车保险杠、AB柱、车顶侧

3、梁的制造中，下面就对新时期热冲压成形技术的构建进行深入分析。1 热冲压技术原理热冲压技术是一种将钢板材料加热至奥氏体形态下，快速进行冲压成形，并且通过模具对零件进行淬火冷却，获得强度为1500MPa左右的马氏体成形件。可以说热冲压技术是将钢板材料由奥氏体向马氏体转化的过程。奥氏体Austenite是钢铁的一种层片状的显微组织，该状态下的钢板材料?-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体，因此也称为沃斯田铁或者?-Fe。马氏体Martensite是黑色金属材料的一种组织名称，是碳在-Fe中的过饱和固溶体。马氏体和奥氏体的不同在于，马氏体是体心正方结构，奥氏体是面心立方结构。奥氏体向马氏体转变仅

4、需很少的能量，因为这种转变是无扩散位移型的，仅仅是迅速和微小的原子重排。马氏体的密度低于奥氏体，所以转变后体积会膨胀。相对于转变带来的体积改变，这种变化引起的切应力、拉应力更需要重视。热冲压成形技术的原理如图1所示。热冲压成形技术可以分直接冲压和间接冲压两种形式，其中直接冲压是将钢板材料加热至奥氏体后，直接传送至模具上冲压，模具外表有冷却通道，可以在钢板材料冲压的过程中进行淬火冷却，获得马氏体成形件。间接冲压那么是钢板材料先进行冷冲压，然后再加热成奥氏体进行淬火和校准，确保成形材料强度到达1500MPa的马氏体。2 热冲压技术工艺设计热冲压成形技术使用的设备包括：加热炉、上下料装置、

5、冲压机、模具、切边和冲孔设备。下面就对热冲压成形技术的工艺设计和特点进行详细分析。2.1材料加热加热炉是热冲压成形技术的关键设备，尤其是在汽车工业自动化生产线上，加热炉具有自动进料和出料功能，并且有自动温控装置，实现在设定时间内确保钢板材料完成奥氏体的转化。2.2上下料过程上下料装置主要是通过机械手臂将奥氏体材料传送至模具进行冲压，上下料时需要平稳抓取钢板，同时减小夹持点钢板温度的变化，因此，采用高速机械手臂最大限度地缩短上下料的时间，这对于降低生本钱钱，具有十分重要作用。2.3冲压冲压机直接对奥氏体材料机械能冲压，考虑到钢板材料的热胀冷缩效应，需要有效的补偿设计，模具内有冷却回路，具备淬火冷

6、却功能。考虑到热冲压是重新加热到奥氏體区的过程，为了防止和减少加热过程对材料造成的氧化，需要使用镀层板，提高镀层的结合力，防止加热和成形过程中的剥落。镀层板热冲压过程无氧化皮，减少了喷丸处理的过程，零件耐腐蚀性能高、不易生锈，但是制造工艺复杂，本钱相对较高。2.4切边和冲孔切边和冲孔是对冲压成形件进行二次加工，由于成形件强度较高，常采用激光切割进行切边和冲孔。3 热冲压技术应用现阶段，中国宝钢集团是国内唯一热冲压钢供应商。使用硼钢板B1500HS，化学成分如表1所示。通过热冲压技术制造汽车零部件，提升材料抗冲击性能的同时提升汽车的平安性能和燃油经济性。下面将通过实验验证热冲压成形技术

7、的实际效果：实验过程中，首先将硼合金钢板送至加热炉内加热至900，并且保温5min，确保材料完成奥氏体形态转变，此次使用的是带Al-Si镀层钢板，防止钢板材料在加热过程中发生氧化。待钢板材料完全成为奥氏体形态后，启动高速机械臂迅速将材料放入带有冷却装置的冲压模具上，迅速启动液压冲压机实现冲压成形，模具完全闭合后保持10s，确保模具内的钢板充分淬火冷却，从而实现钢板材料由奥氏体向马氏体的转变。通过常温和高温状态对材料的单向拉伸进行实验，获取钢板材料的根本力学性能数据。在室温条件下，即温度1050时对热冲压成形没有明显影响，保压时间为155260s，冷却速度一般为21/s，冲压模具自带淬火冷却功能

8、，淬火后材料温度为200，冷却水临界值为0.7m/s。对成形件进行微观组织分析，可以得到该成形件的屈服强度可达1036MPa，抗拉伸强度可达1547MPa。通过实验验证热冲压成形件的回弹，压边力、凹模圆角半径和模具温度对热成形下的回弹有较大影响，压边力越大，模具温度越高，凹模圆角半径越小，回弹量越小，同时冷却速率不一致造成的热效应对回弹也有一定影响。4 结语综上所述，热冲压成形技术是汽车工业中常用的零部件加工技术，通过热冲压制造的成形件具有强度高、质量轻等特点。本文通过分析热冲压成形技术的根本原理及工艺特点，通过汽车工业生产的实际应用，验证了热冲压成形件强度可达1000MPa、抗拉强度可达1500MPa，为理想状态下的马氏体结构。由此可见，热冲压成形技术可以很好的满足新时期汽车工业对材料轻量化、高强度的技术要求，具有非常广阔的应用前景。参考文献【1