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摘要:鋼板熱沖壓技術(shù)能夠在確保制作高強(qiáng)度的鋼板時(shí)其形狀不變,這種鋼板用于汽車制造領(lǐng)域可提升汽車的碰撞性能。該文主要介紹了鋼板熱沖壓技術(shù)及其工藝原理、數(shù)值應(yīng)用,并進(jìn)行數(shù)值模擬,最后對這項(xiàng)技術(shù)的使用現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展前景進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞:熱沖壓;工藝原理;鋼板熱沖壓技術(shù)
0引言
如今,我國的汽車制造業(yè)發(fā)展迅速,國家對于汽車碰撞的要求越來越高,對于汽車尾氣排放也頒布了相應(yīng)的法規(guī),因此制造商必須響應(yīng)國家號召,節(jié)能減排,降低環(huán)境污染,在汽車制造的過程中通過使用強(qiáng)度較高的鋼板來提升汽車的質(zhì)量。由于高強(qiáng)度的鋼板在制作時(shí)會隨著強(qiáng)度的提高使得其成形難度增大,很多零件就難以達(dá)到理想的形狀,影響其使用性能。為了在制作高強(qiáng)度的鋼板時(shí)其形狀不變,就研發(fā)出了鋼板熱沖壓技術(shù)。鋼板熱沖壓技術(shù)能夠在1500MPa壓力下制造出沖壓件,形成的沖壓件精度較高,成形較為精確,鋼板熱沖壓技術(shù)對于汽車制造領(lǐng)域至關(guān)重要。該文介紹了鋼板熱沖壓技術(shù)及其工藝原理、數(shù)值應(yīng)用,并進(jìn)行數(shù)值模擬,最后說明了這項(xiàng)技術(shù)的使用現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展前景。
1鋼板熱沖壓技術(shù)概述
熱沖壓技術(shù)是通過高溫將鋼板加熱到奧氏體溫度范圍,使得鋼板組織發(fā)生變化,之后將發(fā)生變化的鋼板快速移動到模具中,然后再快速沖壓,模具中都含有冷卻裝置,通過冷卻裝置迅速冷卻模具中的零件,將得到的零件再通過淬火進(jìn)行冷卻,最終得到了高強(qiáng)度沖壓件的新型工藝。在進(jìn)行鋼板熱沖壓時(shí)主要的步驟為加熱、沖壓、保壓和冷卻。通過加熱使得鋼板初步成型,溫度的高低直接影響了高強(qiáng)度鋼板的沖壓性能,通過沖壓機(jī)的作用使得鋼板成型,而保壓使得鋼板的形狀更加穩(wěn)定,在淬火的作用下促使鋼板的組織發(fā)生變化。作為一種新興工藝,熱沖壓成形技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用,滿足了車身減重、車身強(qiáng)度和碰撞安全的要求,有利于節(jié)能、環(huán)保以及車身輕量化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。目前,由于技術(shù)及設(shè)備條件的限制,國內(nèi)汽車廠商使用熱沖壓零件的比例很小,2013年,中國汽車產(chǎn)銷目標(biāo)預(yù)計(jì)達(dá)到2000萬輛,有望突破2300萬輛,熱沖壓成形技術(shù)具有廣闊的市場前景。與冷沖壓相比,熱沖壓具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)可以得到超高強(qiáng)度的車身零件,從而減小零件厚度,減少車身加強(qiáng)板數(shù)量,提高車身的碰撞性能,實(shí)現(xiàn)車身的有效減重。2)成形性相對較好。2)沖壓所需的設(shè)備噸位較小,一般而言,800t的高速液壓機(jī)就能滿足大部分車身零件熱沖壓需要。4)尺寸精度好。5)零件表面硬度、抗凹性和剛度特性好。6)零件外形設(shè)計(jì)可以簡化。
2鋼板熱沖壓技術(shù)在汽車制造的應(yīng)用
2.1工藝原理
熱沖壓工藝流程如圖1所示,分為a、b兩種流程,a為直接成形工藝,b為間接成形工藝。直接成形工藝:首先將板料進(jìn)行加熱,直至板料奧氏體化,然后將其轉(zhuǎn)移到具有冷卻功能的模具中,使得鋼板成形;間接成形:首先將板料進(jìn)行冷沖壓預(yù)成形,然后加熱直至板料奧氏體化,然后將其轉(zhuǎn)移到具有冷卻功能的模具中,使得鋼板成形。熱沖壓直接成形工藝通常應(yīng)用于一些形狀結(jié)構(gòu)較為簡單的零件,而直接成形工藝就應(yīng)用于形狀復(fù)雜的零件。
2.2參數(shù)設(shè)置
熱沖壓過程有2個(gè)階段,即壓邊、成形。這2個(gè)階段的成形參數(shù)如下:壓邊階段:板料開始溫度為810℃,模具為75℃,模具運(yùn)動速度為200mm/s;成形階段:板料的溫度就是壓邊階段結(jié)束之后的溫度,模具運(yùn)動速度為200mm/s,兩者之間的摩擦系數(shù)為0.4。
3鋼板熱沖壓使用現(xiàn)狀及其前景展望
鋼板熱沖壓技術(shù)能夠確保制作高強(qiáng)度的鋼板時(shí)其形狀不變,這項(xiàng)技術(shù)在1500MPa的壓力下制造沖壓件,并且形成的沖壓件精度較高,成形較為精確,作為一新興的成形技術(shù),熱沖壓技術(shù)對于汽車制造領(lǐng)域至關(guān)重要,應(yīng)用前景更為廣闊。國外多種類型的車都開始使用熱沖壓零件,而國內(nèi)的進(jìn)口車也多采用鋼板熱沖壓零件。鋼板熱沖壓常用于前、后門左右防撞桿,前、后保險(xiǎn)杠,A、B、C柱加強(qiáng)板以及車頂加強(qiáng)梁等,如圖3所示??偟膩碚f,國產(chǎn)車的碰撞性能較差,如果在圖3標(biāo)注的部位使用熱沖壓零件,不但使得車身的碰撞性能大幅度提升,而且還能夠降低車身自重。目前,國內(nèi)的一些自主品牌汽車廠開始重視熱沖壓新技術(shù),在其自主研發(fā)的新車型中采用鋼板熱沖壓技術(shù),大大提升了汽車的質(zhì)量。由于國內(nèi)某款車型的A、B加強(qiáng)板采用了熱沖壓零件,其國外碰撞測試從一星級升為三星級。由此可見,鋼板熱沖壓新技術(shù)在未來將會應(yīng)用得更加廣泛,此項(xiàng)技術(shù)不但可以應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域,還可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、礦山機(jī)械領(lǐng)域,提升其相關(guān)器具的強(qiáng)度等。
4結(jié)語
鋼板熱沖壓技術(shù)是增強(qiáng)汽車碰撞性能的新型技術(shù),引起了專家學(xué)者的高度重視。鋼板熱沖壓技術(shù)的工藝流程為:首先將板料進(jìn)行加熱,直至板料奧氏體化,然后將其轉(zhuǎn)移到具有冷卻功能的模具中,使得鋼板成形。此技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短,但其在增強(qiáng)汽車碰撞性能及強(qiáng)度方面發(fā)揮著較大的作用。鋼板熱沖壓技術(shù)在未來將會應(yīng)用得更為廣泛,不但可以應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域,還可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、礦山機(jī)械領(lǐng)域,提升其相關(guān)器具的強(qiáng)度等。所以,在汽車制造領(lǐng)域應(yīng)著重推廣鋼板熱沖壓技術(shù)。另一方面,從整體來看,我國熱沖壓裝備生產(chǎn)線技術(shù)較國外發(fā)展起步較晚,因此需要加大研發(fā)力度,汲取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),研發(fā)出具有中國特色的沖壓成形,從而提高我國汽車全球競爭力。
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作者:高敏 劉佳鄭 單位:河北凌云機(jī)電有限公司