钢板热冲压技术在汽车制造中的应用研究

摘 要：伴随着我们国家汽车行业的不断发展，相关部门对汽车行业提出了更高要求，其不仅希望可以通过某种方式使汽车达到节约能源、减少尾气排放量的目的，而且还希望大大提升汽车的安全性与舒适性。汽车车身热冲压成形的高强度钢板冲压件不但可以进一步地提升汽车的强度和车身的安全性，同时也可以降低车子自身的重量并实现减少耗油量的目标，因此，为了满足国家相关部门对汽车行业的相应要求，我国必须在此领域中广泛使用钢板热冲压技术。

关键词：热冲压；高强度钢板；汽车车身；制造；应用

引言：

如今，钢板热冲压技术在许多欧美国家都已经得到了广泛使用，例如：德国的一些汽车公司以及美国的一些汽车公司等，都获得了良好的成效。而中国只有少数企业使用了此项技术，相关企业并未对其进行具体地研究与应用，因此，此项技术在我国的发展空间十分巨大。本篇文章将会简单叙述热冲压成形工艺的原理，此外还会分析有关热冲压技术的优势与劣势，对此项技术在汽车制造中的应用前景及发展趋势进行研究，希望可以有助于相关工作人员。

一、简单介绍钢板热冲压技术

所谓的热冲压技术，就是在将钢板进行加热到一定的温度范围以后，让钢板自身的一些组织产生一定程度的变化，之后再快速地将已经发生了相关组织变化的钢板，在一个十分短暂的瞬间转到相应的模具之中，并同时对其进行下一步的快速冲压处理，而模具本身就具备一定的冷却装置，可以对模具之中的零件进行降温处理。之后，再把得到的零件进行淬火以及冷却，这样经过了一系列的处理之后，就得到了具有高强度的冲压件，而这整个工艺就被称之为热冲压技术。需要注意的是，钢板热冲压技术的主要步骤分别是加热、冲压、保压以及冷却。在利用高温对相关钢板进行加热，使其初步成型的时候，直接决定钢板性能的就是温度的高低。

如果将热、冷冲压进行对比，那么我们可以很明显地看出热冲压的优势，这些优势主要表现在以下几个方面：

其一，可以进一步制作出强度更高的车身零件，而且这些超过强度的零件甚至还比原来的普通零件还要薄，因此使用热冲压技术制作的零件也可以在一定程度上减少车身加强板的使用。而车身加强板的使用数量变少了，那么整个车身的整体重量也就会变小，所以车身的碰撞性能也就会相应的提高。

其二，具有更好的成形性。

其三，冲压所需要的设备的吨位数要求较小。

其四，产品制作的尺寸精度高

其五，制作出的产品零件具有较高的刚度特性，同时零件的表面还具备较高的硬度，其自身的抗凹性也比较好。

其六，可以在一定程度上简化相关零件产品的外形设计。

二、相关的原理以及参数控制要点

（一）热冲压成型工艺原理

传统的冲压方式为冷冲压，这种冲压方式一般都是在正常的温度状态下进行的，但是，热冲压的成形原理就大不一样了，它需要一个高温的工作环境，而且热冲压只有当钢板材料处于红热状态下时才可以进行。整个热冲压的工作流程并不是那么复杂，首先就需要对相关的合金板进行下料，再将合金板送进高温的加热炉之中进行加热。这个过程中，整个硼合金钢板就会发生奥氏体化反应。之后，就可以将钢板送入到含有冷却功能的内部模具之中，使其冲压成形。而在钢板成型的过程之中，还要对其进行冷却、淬火等等处理，使其发生一定程度的相变，并逐渐将奥氏体转化为马氏体，成形件也因此得到了强化，并可以进一步地提高其整体强度。例如：正常情况下的硼合金钢板的强度并不是很大，通常都介于五百与六百之间，但历经了一系列的淬火冲压处理之后，就可以达到1500MPa，这意味着其整体强度提高了近2.5倍，这是一个多么可怕的概念。因此，也恰恰是因为这个原因，才把热冲压成型技术称之为冲压硬化技术。

（二）参数控制要点

对高强度钢进行热冲压的成形过程中，一共有三个较为重要的环节，它们分别是加热、成形以及冷却。这三个环节处理的好坏会直接决定相关产品成形以后的性能，所以要予以更多的关注。在加热阶段，要确保合理的加热温度与保温时间，避免出现影响力学的事件发生。在成型的过程之中，要注意成形的速度最好是在一瞬间就完成成形，以避免出现热损现象。在冷却的过程中，最重要的也是冷却的速度，只有当冷却速度达到一定的程度以后，才可以使得奥氏体转化为马氏体。

三、实际应用情况阐述

与我国相比较，热冲压技术在欧洲的一些发达国家更受欢迎，他们把这种技术看做是一种可以有效地减轻车身的整体重量、增加碰撞性能的一种可靠手段。同时，利用这种技术所制作出来的产品，还可以在一定程度上降低其车身的制作成本。例如：大众的一系列车型之中，一般都有很多的零件是经过热冲压处理的热冲压零件，其中，菲亚特拟在一系列的后续车型之中，使用超过百分之十六（车身质量百分比）的热冲压零件。而沃尔沃拟的后续车型之中，热冲压的零件使用率更是高达百分之三十五以上。而且，从热冲压技术出现到如今，全球每年的热冲压零件的使用数量都在增加，這说明近几年热冲压技术在汽车制造领域的影响越来越深。

前一段时间，国外有一家公司研制出了一种新产品，即高强度淬火硼钢，这种高强度的硼钢在经过一定程度的热处理之后，其自身的屈服强度可以达到1100MPA，其抗拉强度更是可以达到惊人的1500MPa，这样的强度已经是那些普通钢材的2.5倍。不但如此，应用这种钢材所制作的零件产品，还可以使得同等强度与刚度的零件减重一半以上，也就是说普通的零件要两公斤质量才可以达到的强度，这种钢材只需要仅仅一公斤，而且零件的产品性能还会进一步的提高，同时也加大了汽车的整体安全性。所以，目前很多的汽车制造的过程中的一些较为重要的零件都已经采用硼钢热冲压技术制作，例如：一些车身系统之中的热冲压成型件就包括了车身的后保险杠、中支柱以及纵向承载梁等等。

除此之外，与国产车相比较，超高强度的热冲压成形刚还是一些欧美以及日本的汽车使用的较多一些，例如：德国产的新型高尔夫V，它的车身上就包含了五个硼钢热冲压技术制作的零件，而帕萨特B6之中更是多达九个零件，是由热冲压形成技术制作而成。大多数的热冲压产品都是防撞零件，例如：车门之中的防撞杆、保险杠加强梁以及AB竹等等，而我国作为一个生产大国当然也不甘落后，目前我国已经进口了几条热冲压生产线，但是，还没有具体的产品应用到车身之上。

结束语：

如今的汽车制造业发展的越来越快速，同时，用于制造汽车的一些高强度钢板的需求量也在逐年升高。但是，因为工艺的缺陷以及其他原因，导致了高强度的钢板在成型的过程之中经常会出现成形性差以及成形精度低等等问题，而热冲压成型工艺技术的出现，恰好完美地解决了这个难题。因此，热冲压成形工艺也逐渐与汽车制造业变得密不可分。对于一些冲压产品的生产厂家来说，也许现在他们所掌握的技术还不是那么的成熟，还存在着一定的风险，但如果不去创新、不去寻求新技术，那么必然会被时代所抛弃，因为机会与风险往往是并存的。

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作者简介：

徐晓华，性别：男，出生年：1996.06.11，籍贯：陕西省安康市汉阴县，民族：汉，学历：本科，研究方向：交通运输。