钢板热冲压技术在汽车制造中的应用

2019 NO.1（上）中国新技术新产品钢板热冲压技术在汽车制造中的应用

高󰀁敏 刘佳郑

（河北凌云机电有限公司，河北 保定 074000）

摘󰀁要：钢板热冲压技术能够在确保制作高强度的钢板时其形状不变，这种钢板用于汽车制造领域可提升汽车的碰撞性能。该文主要介绍了钢板热冲压技术及其工艺原理、数值应用，并进行数值模拟，最后对这项技术的使用现状以及未来的发展前景进行了阐述。关键词：热冲压；工艺原理；钢板热冲压技术中图分类号：TG376󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标志码：A

０　引言

如今，我国的汽车制造业发展迅速，国家对于汽车碰撞的要求越来越高，对于汽车尾气排放也颁布了相应的法规，因此制造商必须响应国家号召，节能减排，降低环境污染，在汽车制造的过程中通过使用强度较高的钢板来提升汽车的质量。由于高强度的钢板在制作时会随着强度的提高使得其成形难度增大，很多零件就难以达到理想的形状，影响其使用性能。为了在制作高强度的钢板时其形状不变，就研发出了钢板热冲压技术。钢板热冲压技术能够在1 500 MPa压力下制造出冲压件，形成的冲压件精度较高，成形较为精确，钢板热冲压技术对于汽车制造领域至关重要。该文介绍了钢板热冲压技术及其工艺原理、数值应用，并进行数值模拟，最后说明了这项技术的使用现状以及未来的发展前景。

２　钢板热冲压技术在汽车制造的应用２．１　工艺原理

热冲压工艺流程如图1所示，分为a、b两种流程，a为直接成形工艺，b为间接成形工艺。直接成形工艺：首先将板料进行加热，直至板料奥氏体化，然后将其转移到具有冷却功能的模具中，使得钢板成形；间接成形：首先将板料进行冷冲压预成形，然后加热直至板料奥氏体化，然后将其转移到具有冷却功能的模具中，使得钢板成形。热冲压直接成形工艺通常应用于一些形状结构较为简单的零件，而直接成形工艺就应用于形状复杂的零件。

１　钢板热冲压技术概述

热冲压技术是通过高温将钢板加热到奥氏体温度范围，使得钢板组织发生变化，之后将发生变化的钢板快速移动到模具中，然后再快速冲压，模具中都含有冷却装置，通过冷却装置迅速冷却模具中的零件，将得到的零件再通过淬火进行冷却，最终得到了高强度冲压件的新型工艺。在进行钢板热冲压时主要的步骤为加热、冲压、保压和冷却。通过加热使得钢板初步成型，温度的高低直接影响了高强度钢板的冲压性能，通过冲压机的作用使得钢板成型，而保压使得钢板的形状更加稳定，在淬火的作用下促使钢板的组织发生变化。

作为一种新兴工艺，热冲压成形技术在汽车工业中的应用，满足了车身减重、车身强度和碰撞安全的要求，有利于节能、环保以及车身轻量化目标的实现。目前，由于技术及设备条件的限制，国内汽车厂商使用热冲压零件的比例很小，2013年，中国汽车产销目标预计达到2 000万辆，有望突破2 300万辆，热冲压成形技术具有广阔的市场前景。

与冷冲压相比，热冲压具有明显的技术优势，主要表现在以下几个方面：1）可以得到超高强度的车身零件，从而减小零件厚度，减少车身加强板数量，提高车身的碰撞性能，实现车身的有效减重。2）成形性相对较好。2）冲压所需的设备吨位较小，一般而言，800 ｔ的高速液压机就能满足大部分车身零件热冲压需要。4）尺寸精度好。5）零件表面硬度、抗凹性和刚度特性好。6）零件外形设计可以简化。

图1 零件热冲压成形过程

２．２　参数设置

热冲压过程有2个阶段，即压边、成形。这2个阶段的成形参数如下：压边阶段：板料开始温度为810 ℃，模具为75 ℃，模具运动速度为200 mm/s；成形阶段：板料的温度就是压边阶段结束之后的温度，模具运动速度为200 mm/s，两者之间的摩擦系数为0.4。

３　钢板热冲压使用现状及其前景展望

钢板热冲压技术能够确保制作高强度的钢板时其形状不变，这项技术在1 500 MPa的压力下制造冲压件，并且形成的冲压件精度较高，成形较为精确，作为一新兴的成形技术，热冲压技术对于汽车制造领域至关重要，应用前景更为广阔。国外多种类型的车都开始使用热冲压零件，而国内的进口车也多采用钢板热冲压零件。钢板热冲压常用于前、后门左右防撞杆，前、后保险杠，A、B、C柱加强板以及车顶加强梁等，如图3所示。

总的来说，国产车的碰撞性能较差，如果在图3标注的部

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中国新技术新产品2019 NO.1（上）工 业 技 术

钢结构材料的检测技术探析

杨贵勇

（辽宁华盛钢结构工程有限公司，辽宁 营口 115000）

摘󰀁要：钢材料检测项目及钢材料取样有了标准的规范，只有全面执行检测技术标准，才能确保钢结构材料质量。该文通过对钢结构材料检测方法阐述，进一步分析检测相关技术。关键词：钢结构；质量检测；测厚仪中图分类号：TU391󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标志码：A

０　前言

随着现代建筑结构的创新，钢结构建筑也越来越多，钢材料作为主体建筑材料，必须要保证强度与硬度，才能实现高品质建筑目标，保证使用的安全与稳定。钢建筑中所用的构件大多数是在钢厂中进行大批量生产，再运输到建筑工地使用的，那么，出厂前必须要保证质量合格，符合使用标准，这就需要全面地进行质量检测，才能确保材料强度及化学成分符合标准。而在各种工程建设中，也需要进行全面的检测，才能保证工程质量，工程检测侧重点在于安装和拼接的过程，只有全面保证这个环节的质量，才能实现优质建筑目标。

性能的认定非常复杂，为了更加有效地认定钢材料质量，需要综合性考虑到所有的指标，不能以单一单项指标代表全部特征，单一性能的突出也并不代表整体性能稳定，只有全面做好综合性性能试验，对钢结构材料进行性能检测，用有力的科学数据证明，才能对性能质量进行有效评定，因此钢结构材料性能分析非常重要。

１．２　钢结构质量检测

钢结构对自身质量的要求非常严格，特别是对设计标准、计算数值的精准要求特别高，但是，在实际设计与施工过程中，往往会出现一些影响质量的问题，给安全生产埋下了许多隐患。一般情况下，钢结构会出现如下问题。一是钢结构材料出厂存在的问题。在钢结构材料生产过程中，如果把握不当，会出现质量问题，主要表现在几个方面，那么检测中就需要注意几何尺寸是否存在偏差、构件非线性结构是否合理、焊接铆接质量情况、底漆涂料品质。二是进行钢结构安装出现的问题。进行安装也是非常重要的环节，在这个环节中往往会出现各种各样的问题，比如钢结构预制件在多次运输和安装的过程中，会存在管理问题，受机械外力、环

１　钢结构材料特性１．１　钢结构材料基本性能

钢结构材料有其自身的特殊性，单从性能上看，必须符合强度、塑性、冷脆破坏性和可焊性的要求，这是钢材料最为基本的特性要求，只有符合这种要求，才视为合格的材料，否则不能进入施工现场，更不能进行施工建设。钢结构材料

位使用热冲压零件，不但使得车身的碰撞性能大幅度提升，而且还能够降低车身自重。目前，国内的一些自主品牌汽车厂开始重视热冲压新技术，在其自主研发的新车型中采用钢板热冲压技术，大大提升了汽车的质量。由于国内某款车型的A、B加强板采用了热冲压零件，其国外碰撞测试从一星级升为三星级。由此可见，钢板热冲压新技术在未来将会应用得更加广泛，此项技术不但可以应用于汽车制造领域，还可应用于农业、矿山机械领域，提升其相关器具的强度等。

４　结语

钢板热冲压技术是增强汽车碰撞性能的新型技术，引起

了专家学者的高度重视。钢板热冲压技术的工艺流程为：首先将板料进行加热，直至板料奥氏体化，然后将其转移到具有冷却功能的模具中，使得钢板成形。此技术发展时间较短，但其在增强汽车碰撞性能及强度方面发挥着较大的作用。钢板热冲压技术在未来将会应用得更为广泛，不但可以应用于汽车制造领域，还可应用于农业、矿山机械领域，提升其相关器具的强度等。所以，在汽车制造领域应着重推广钢板热冲压技术。

另一方面，从整体来看，我国热冲压装备生产线技术较国外发展起步较晚，因此需要加大研发力度，汲取先进经验，研发出具有中国特色的冲压成形，从而提高我国汽车全球竞争力。

参考文献

[1]邢忠文，包军，杨玉英，等.可淬火硼钢板热冲压成形实验研究[J].材料科学与工艺，2008，16（2）：172-175.

[2]李海峰，陈明亮，谢志毅.大型厚壁半球形封头热冲压成形的数值模拟[J].计算机仿真，2004，21（3）：109-112.

[3]谷净巍，孟佳，李欣，等.超高强度钢热成形奥氏体化加热参数的优化[J].吉林大学学报，2011，41（2）:194-197.[4]林建平，孙国华，朱巧红，等.超高强度钢板热成形板料温度的解析模型研究[J].锻压技术，2009，34（1）:20-22.

图3 适合于热冲压的车身零件

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