热冲压用超高强度钢板的发展现状

1、热冲压用超高强度钢板的发展现状由热冲圧成形的原理町知.热冲卍成形过程的同时乜伴随着热处理强化因此热冲爪戍形过程所川钢板的成分相比F冷冲川钢板有一些特殊要求.钢板的成分必须耍适应成形过程中的热循环。前绝大多数热冲压成形所用超高强度钢板均为含硼钢,其成分特点为：在CMn钢基础上加入(20-50)xlO'4(质量分数)的硼元素“。安赛乐米塔尔公司H询可批量以下牌号的超高强度钢板：USIBORHOO、USIBOR1500P以及帝有Al-Si镀层的USEBOR1500,武中带冇Al-Si镀层的USIBOR1500钢板山于采用了镀层处理，可防止氣化皮的产生；瑞典SSAB公司硏发出了热轧硼钢板Doc

2、olBoton02.04,其成分与USIBOR1500成分类似;徳国的蒂森克虏伯钢铁公司同样也开发出了热冲爪用趙高强度钢板且可完成批显生产：同样屈于德国的萨尔茨吉持集团成功研制出22MnB$和3OM11B5超启j强度钢；在美国，戴姆勒克莱斯勒公口J与西沃斯巴公呵共冋开发研制了超高强度硼钢；II前，国内企业中只冃宝钢一家成功开发:岀了超奇强度钢，开能实现批量供货，牌号为冷轧B1500HS.热轧B1500HS。现阶段，国内还没有企业能生产带镀层的热冲斥钢种.超高强度钢板热冲压成形工艺研究现状国内研究超高强度钢板热冲压成形工艺的高校主要有同济大学、哈尔滨工业大学、吉林大学、虫庆大学等，企业方面有上海

3、大众汽车、奇瑞汽车，宝钢研究所等相关研究单位同样在进行热冲压技术、热冲压设备等方面的研究，上海市还设立了&项科研项U对此进行资助。在众名研究单位中，同济大学所収得的研究成果最为突出。他们选収的研尤材料为安窒乐公可生产的USIBOR1500超高强度钢权并用量身定制的热成形懊兵以及热牍拟机进行试验，対热冲压成形过程中高强度钢板加热温度、钢板自身组织給构变化、冲压速率、冷却速度、保压时间、冲压模具温度的变化対制件丿贞量的影响等方面进行了模拟研究2"。国内各科研院所、高校进行的一系列实验研究可得出以下结论：钢板在热冲斥过程中.坯料加热温度850950V为最佳：热冲汗模具成形时不加热保

4、持室温.对冲爪成形制件质最没冇明显的影响：模具对坯料进行淬火时冷却速度一般>2rc/s；灣火完成后，零件温度大致为200C：成形过程中保压时间为1,5260s：若模具冷却系统为水冷，那么冷却水的临界经济流速大致为O.wspo-22c国外对热成形匸艺的硏究虽然远早国内，但山丁技术封锁等原因，国内很少能见至国外关J此技术的有实际指导总义的文献以及生产实践性的资料，公开发老可育阅的人部分都为试验研丸。国外对于热冲压成形技术的研丸人多集中在汽车工业比较发达的欧洲国家,如德国的纽伦堡大学、Mimchcn理工大学,位于墟典的勒欧埋丄大学，日本的横滨国立大学等咼校W任国外已经有企业研发出了热冲床成形专

5、用设备,并形成了高强度钢板热冲乐牛产线。例如,德国疏勒公司已经能提供实现热冲床生产的全套设备.并成功为一家德国汽车制造商供应6条全H动的品强度钢板热冲压成形生产线湍典AP&T公司也同样具备能提供成套热冲压成形设备的能力。而U前在国内,还没有厂家腿提供专用的热冲压成形设备屮叭1.4超高强度钢板高温防氧化涂层技术研究现状热冲压成形工艺中，坯料将在面温状态下成形，在成形前对坯料加热的过程中虽然可通过在加热炉内通入保护气体（如氮气）减轻加热过程中坯料的氧化程度，但效果并不理想，IL坯料加热后从加热炉移动到模具的过程中，不可避免的会产生氧化现象口】。若还料在成形诃表面产生氧化皮，将不刊于零件成形

6、，一方而残留于板料龙面的氧化皮改变了板料农而的状态，使兀在成形过程中摩擦系数严巫增大，最终导致成形结束后所获得制件成形质量、度大大降低戸】：另一方而板料农面残冒的氧化皮还会使成形过程屮的戟荷升商，使模具寿命降低等。氧.化皮的存在还将使热冲压成形不能满足精净成形这一要求，IL成形结朿后残留的氧化皮需用喷丸等方式去除，増加了工疗及牛产成本，降低牛产效率卩°】近年来，解决憩冲压成形工艺屮坯料加热后被氧化问题成为研尤超离强度钢板热冲压成形领域的研究热点，超高强度钢板表面的防护处理工艺足热冲爪成形中吸待解决的问题。就II询所取得的国内外研究成果来看.齐所冇减小钢板加热氧化程度的方式Z中，在坯料

7、表面采用保护涂层这一措施最貝应用丽景。对热冲压成形的超高强度钢板采用保护涂层这-方法具冇易实施、成本低、保护效呆好、适应性强等诸多优点卩W结合趙崗强度钢权热冲爪成形1.艺的特点，为了使钢仮表向的涂层能适臧热冲丿I成形I：艺的需要，那么耍求超荷強度钢板衣而涂层所用材料必须有良好的高温抗氧.化性能、良好的导热性能、较好的润滑性能等功能.以确保涂层能有效的发挥其综合防护功能，提高零件的成形质Mti3o据现有文献记载，国外许多硏究机构己经对超尚强度钢板衣面涂层技术做了很多系统研究，并取得了很大进展，II询国外一些机构均研制出了白己的多功能防护材料。山于技术封锁、国内相关研究起步晩、研究条件等原因，II

8、前来看国内还没有研制出能够满足热冲压工艺用超鬲强度钢板的表面防护材料P435o现有文献中，超高强度钢板涂层原料主要曲矿物原料、金属纳米颗粒、金属氧化物、石蹇以及硼化物等组成。值得注意的是，纳米技术在热冲爪成形超高强度钢板涂层屮被广泛川用。由于防护涂料必须具备岛温防輒化性、良好的润滑性以及导热性答特性，这就对涂层功能组分中的各类颗粒的粒径大小有很烏的要求。若涂层组分中颗粉的粉径太大，那么涂层的抗沉降稳定件将会降低.不利于涂层材料的便用和存储35oK颗粒粒径太大任涂层喷涂到板料表面之后，表面柑槌度大，这将影响热冲压成形制件的的精度。另外颗粒粒径过大,在热冲压成形的过程中.将使板料产生较大的问隙，这

9、样来氧气容易接触到处r高温状态的钢板表面.影响涂层对板料防氧化的效果.另一方面若涂层组分屮颗粒粒径太小，将会使生产成本大大捉高，并且在板料进行热冲压成形时组分流动过快，这同样将影响涂层対板料的防氧化效果"网，通过大量的实矗证明，超冉强度钢板涂层材料中各组分颗粒粒径处f澈、纳米范国（粒径值人小介于纳米级与微米级z间）内时.涂层杲为植定均已、齐组分间碇冇效复合。形成涂层的斥度为几十傲米时，涂层表面较半滑、怦度较均匀，R涂层无针孔、起泡、缩孔等现象岀现.在热沖床战形时涂层的防护效果最佯.超高强度钢板热冲压成形技术虽是实现汽车轻量化达到节能减幷LI的的重要途径.但现阶国内不管足尚校还是研尤院

10、所及企业对热冲压成形技术的研尤所取得的成果主要用干简虹零件的成形，对于像汽车前立柱这样的复杂制件的热冲压成形技术并不成熟，ILIhW国内仅冇的几条热冲压成形生产线都从国外引逬，其中的核心技术并未对我们开放处于保密垄断的状态，正是山于这种原因国内的热冲斥技术儿乎处起步阶段无法运用并普及筑实际生产X中。本课题来1'1丁校企合作项11“汽午.超高強度钢板热冲丿k成形关键技术研兗”主要匸作即是对儿何形状较复杂的高强度钢板制件热冲爪成形匸艺进行研究，具体研究内容如下：（L首先利用Gleeble1500热模拟实齡机进行岛泡拉伸实验，对BR1500HS超岗强嗖钢在冏温状态F的流变应力及其变化观律进行

11、研处，得到材料在不同温嗖及应变速率卜材料在岛温状态的貞实应力应变曲线。 在热模拟同温拉伸实矗基础上，将实验所得数据导入DYNAFORM右浪元分析伙件.建立BR15OOHS强度钢的材料模型及热力耦合模拟挽里，対询立柱下加强件的热冲圧成形过程进行数值模拟.通过不断的优化仿真分析，硏究压边力、桩料初始成形温度等参数及不同成形方式对零件成形质量的影响规律，W到左前立柱加强件热冲压成形的最佳工艺参数组介及成形方式。 针炖前立柱卜加強件热冲汗成形模具进行了研究.详细阐述了热冲斥植真设讣的难点，如板料定位装置的设计、模具材料的选择、模具内部冷却水道布趕及冷却管道的尺寸计算。将模具i殳计及数伯模拟所得结论相结合，采用热冲