熱成形鋼板有極高的材料強(qiáng)度及延展性，一般的高強(qiáng)度鋼板的抗拉強(qiáng)度在400～450MPa左右，而熱成形鋼材加熱前抗拉強(qiáng)度就已達(dá)到500～800MPa，加熱成形后則提高至1300～1600MPa，為普通鋼材的3～4倍，其硬度僅次于陶瓷，但又具有鋼材的韌性。因此由熱成形鋼板制成的車(chē)身極大地提高了車(chē)身的抗碰撞能力和整體安全性，在碰撞中對(duì)車(chē)內(nèi)人員會(huì)起到很好的保護(hù)作用。

　　汽車(chē)上應(yīng)用熱成形技術(shù)的典型鋼種是22MnB5。熱成形工藝過(guò)程為：首先將常溫下強(qiáng)度為400～500MPa的硼合金鋼板22MnB5加熱到930～950℃，使珠光體和鐵素體均勻奧氏體化，然后送入模具內(nèi)沖壓成形；同時(shí)在壓力機(jī)閉合的情況下，在模具內(nèi)快速冷卻到200℃左右，冷卻速率達(dá)到27K/S，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使晶體硬化，以大幅度提高板材屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。熱成形后屈服強(qiáng)度達(dá)到1000MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500MPa以上，延伸率為6%，其工藝原理如圖1所示。

　　江淮汽車(chē)在近年推出的多個(gè)車(chē)型上，均使用了熱成形技術(shù)來(lái)減小車(chē)身質(zhì)量，且新車(chē)型中還呈現(xiàn)出應(yīng)用比例越來(lái)越高的趨勢(shì)。以其中某個(gè)車(chē)型為例，應(yīng)用熱成形技術(shù)的零件共計(jì)10個(gè)，總質(zhì)量超過(guò)25kg，如表1所示清單及產(chǎn)品件圖示。

　　熱成形鋼利用其超高強(qiáng)度，可以減少零部件數(shù)量、減薄鈑金厚度來(lái)滿足同等的白車(chē)身性能需求，從而達(dá)到白車(chē)身輕量化的目的。根據(jù)研究，熱成形板相對(duì)傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼的輕量化率為20%～30%。

　　分析JAC車(chē)型典型熱成形應(yīng)用，以某車(chē)型B柱加強(qiáng)板為例，通過(guò)冷沖壓成形、激光拼焊板成形、熱成形三種方案輕量化率計(jì)算結(jié)果對(duì)比得出，熱成形的輕量化率為22.9%，是三種方案中輕量化率最高的，如表2所示。

　　B柱是車(chē)身上涉及安全性能最重要的安全部件之一，影響B(tài)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有側(cè)面碰撞、側(cè)面柱碰、頂壓、翻滾等安全法規(guī)，因此：B柱需要具有足夠高剛度，在高速碰撞過(guò)程中以最小的變形來(lái)保護(hù)乘員的安全。B柱斷面是決定其剛度的最關(guān)鍵因素。

　　以下是三種方案簡(jiǎn)單描述（見(jiàn)表3）：

　　（1）冷成形方案即傳統(tǒng)方案的B柱（斷面）：一般包含側(cè)圍外板、B柱加強(qiáng)板（件號(hào)1）、B柱補(bǔ)強(qiáng)板（件號(hào)2、3、4、5）、B柱內(nèi)板（件號(hào)4）等件。

　　（2）采用激光拼焊板方案的B柱（斷面）；一般包含側(cè)圍外板、B柱加強(qiáng)板（件號(hào)1）、B柱補(bǔ)強(qiáng)板（件號(hào)2、4、5）、B柱內(nèi)板（件號(hào)4）等件，其中，B柱補(bǔ)強(qiáng)板已經(jīng)變?yōu)橐欢危渥饔脼榫植考訌?qiáng)B柱剛度。

　　（3）采用熱成形方案的B柱（斷面）：一般包含側(cè)圍外板、B柱加強(qiáng)板（件號(hào)1）、B柱補(bǔ)強(qiáng)板（件號(hào)2、4、5），B柱內(nèi)板（件號(hào)4）等件。

　　對(duì)比以上3種方案，采用熱成形方案在B柱截面外廓尺寸不變的前提下，B柱加強(qiáng)板的厚度為最低，重量最低，成本最低。

　　（1）熱成形孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。熱成形板成形時(shí)的延伸率達(dá)到36%～37%，成形性能良好。因此，熱成形的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參考傳統(tǒng)冷成形零件，但在進(jìn)行熱成形零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意：熱成形B柱的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該避免圓孔翻邊（見(jiàn)圖2）。目前的熱沖壓工藝中還無(wú)法進(jìn)行圓孔熱翻邊，對(duì)成形后的B柱進(jìn)行圓孔翻邊也極為困難。

　　（2）熱成形B柱的鉸鏈安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)。B柱上需設(shè)計(jì)車(chē)門(mén)鉸鏈及車(chē)門(mén)限位器等的安裝點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：除B柱加強(qiáng)板外在安裝點(diǎn)處還設(shè)計(jì)安裝螺母板，以提升安裝點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)剛度，圖3為典型的B柱車(chē)門(mén)鉸鏈安裝點(diǎn)處斷面。

　　（3）熱成形B柱防銹設(shè)計(jì)。為使B柱外腔達(dá)到良好的電泳效果，B柱加強(qiáng)板與側(cè)圍外板間、以及與相臨加強(qiáng)板間最小隙要達(dá)到5mm以上，如圖4所示。

　　B柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，需要進(jìn)行熱成形工藝仿真分析。如圖5所示，該結(jié)構(gòu)產(chǎn)品件成形良好，無(wú)缺陷。熱成形設(shè)備與模具結(jié)構(gòu)如圖6所示，基本結(jié)構(gòu)分為：模具，板料，托料板，頂桿。產(chǎn)品件三維數(shù)據(jù)與實(shí)物如圖7所示。

　　正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾和翻滾是最為常見(jiàn)的事故種類(lèi)。據(jù)交通事故的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，側(cè)面碰撞在其中約占30%。與正面碰撞相比，汽車(chē)的側(cè)面結(jié)構(gòu)的緩沖空間小，發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)車(chē)內(nèi)駕駛員和乘員的受傷幾率相對(duì)較高。頭部損傷和胸部損傷是車(chē)輛側(cè)面碰撞中常見(jiàn)的損傷類(lèi)型，并且是造成重傷和死亡的主要原因。B柱作為車(chē)身重要的安全結(jié)構(gòu)件，在整車(chē)側(cè)面碰撞中，B柱的耐碰撞性能對(duì)整車(chē)側(cè)面碰撞性能具有重要影響。本文采用仿真分析方法，對(duì)熱沖壓成形和冷沖壓高強(qiáng)鋼B柱零件的耐碰撞性能進(jìn)行了對(duì)比研究。

　　仿真分析模型：可變形移動(dòng)壁障側(cè)面碰撞試驗(yàn)，如圖8所示，在移動(dòng)臺(tái)車(chē)前端加裝可變形蜂窩鋁，移動(dòng)壁障行駛方向與車(chē)輛垂直，移動(dòng)壁障中心線對(duì)準(zhǔn)車(chē)輛B柱，行駛方向與車(chē)輛垂直。移動(dòng)壁障前部蜂窩鋁尺寸：寬1500mm，高500mm，離地300mm，車(chē)輛行駛速度50km/h，壁障質(zhì)量950kg。在碰撞發(fā)生120ms時(shí)，車(chē)輛變形量對(duì)比如表4所示，從變形量數(shù)據(jù)可以看出，B柱在側(cè)面碰撞過(guò)程中熱成形方案比冷沖壓成形方案各部位變形量都小，熱成形方案平均變形量比冷沖壓成形方案減少了18mm，碰撞性能提升24.1%。分析結(jié)果表示，熱成形零件的使用，可以提升車(chē)輛碰撞安裝性能，減少事故中人員傷害。

　　熱成形鋼利用其超高強(qiáng)度，可以減少零部件數(shù)量、減薄鈑金厚度來(lái)滿足同等的白車(chē)身性能需求，從而達(dá)到白車(chē)身輕量化的目的。本文通過(guò)左右B柱加強(qiáng)板案例，采用高強(qiáng)板、激光拼焊板與熱成形板三種方案對(duì)比分析得出：熱成形方案B柱總成重量最低、成本最低、安全性能最高。