熱成形門環(huán)試制工藝
關(guān)注創(chuàng)建者：FMMM 創(chuàng)建時(shí)間：2021-07-19
熱成形門環(huán)試制工藝的實(shí)例教程
非涂層熱沖壓鋼22MnB5 的拼焊門環(huán)生產(chǎn)仍然有許多技術(shù)難點(diǎn)，目前還沒有量產(chǎn)車型應(yīng)用信息。本文通過非涂層熱成形鋼的試制生產(chǎn)，對(duì)試制工藝、各類缺陷進(jìn)行分析和整改，并對(duì)比前期工藝方案，用以指導(dǎo)非涂層熱成形門環(huán)的批量生產(chǎn)，對(duì)于降本和輕量化具有很大的借鑒意義。
近年來(lái)，由于安全法規(guī)和環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，以及客戶對(duì)于整車安全、舒適性和耐久性的期望也越來(lái)越高，越來(lái)越多超高強(qiáng)鋼熱成形工藝技術(shù)的應(yīng)用，有效提升了車身碰撞性能，減輕車身重量等。帶涂層的熱成形鋼因其涂層保護(hù)，目前廣泛應(yīng)用于直接成形的工藝生產(chǎn)中，比如A、B、C 柱、各類梁類件中。隨著越來(lái)越多的零件采用熱成形工藝，以及焊接技術(shù)的發(fā)展，一體式熱成形門環(huán)，以及雙門環(huán)的“安全籠”方案取代傳統(tǒng)多個(gè)零件，逐漸成為車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的一個(gè)新趨勢(shì)，不僅可以增強(qiáng)汽車側(cè)碰性能，還可以有效應(yīng)對(duì)IIHS 的25%小角度偏置碰撞。
帶涂層熱成形門環(huán)通常采用直接沖壓工藝，免除后續(xù)的噴丸工序，零件尺寸精度控制較高。由于原材料、激光拼焊和模具等專利技術(shù)的限制，目前鋁硅涂層熱成形門環(huán)使用廣泛，但是成本較高，因此使用非涂層熱成形鋼如何去除和控制氧化皮就成為沖壓廠生產(chǎn)的技術(shù)核心，但目前非涂層熱成形鋼門環(huán)生產(chǎn)仍然有很多技術(shù)難點(diǎn)。
本文采用非涂層熱沖壓成形鋼22MnB5進(jìn)行激光拼焊門環(huán)的試制生產(chǎn)，對(duì)比前期4 個(gè)零件的工藝指標(biāo)，對(duì)試制工藝、缺陷分析和整改進(jìn)行討論，用以指導(dǎo)非涂層熱成形門環(huán)的批量生產(chǎn)。
試制材料和工藝
本文所采用的試制材料為某鋼廠已工業(yè)化生產(chǎn)的非涂層熱成形鋼，牌號(hào)為22MnB5。門環(huán)的毛坯材料為4塊落料片激光拼焊而成，厚度為1.2mm+1.4mm，其對(duì)比方案是采用傳統(tǒng)沖壓和焊接工藝生產(chǎn)的4 個(gè)零件，具體如圖1 所示。
展開 1 熱成形門環(huán)技術(shù)介紹
1.1 熱成形門環(huán)
熱成形門環(huán)，簡(jiǎn)稱門環(huán)，是將常規(guī)上車體的A柱加強(qiáng)板、B柱加強(qiáng)板、側(cè)圍上加強(qiáng)板和門檻加強(qiáng)板4個(gè)零件通過組合簡(jiǎn)化成1個(gè)零件，使用熱成型鋼（22MnB5）生產(chǎn)。熱成形門環(huán)原理如圖2所示。
摘 要：針對(duì)某品牌汽車B柱內(nèi)板的成形工藝問題，研究了零件22MnB5高強(qiáng)度鋼的熱沖壓成形參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響，以最大減薄率、最大增厚率和最大回彈量為評(píng)價(jià)目標(biāo)，通過正交實(shí)驗(yàn)和極差分析，獲得零件熱沖壓成形的最優(yōu)工藝參數(shù)，并完成最優(yōu)工藝參數(shù)的成形仿真和回彈分析，仿真結(jié)果表明零件的厚度分布均勻，零件最大減薄率為10.1%,最大增厚率為7.1%,零件的回彈量小，最大回彈量為0.714 mm,該零件成形質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，表明了該零件熱沖壓成形優(yōu)化方案的可行性。
關(guān)鍵詞：B柱內(nèi)板;熱沖壓;工藝參數(shù);
目前，中國(guó)汽車工業(yè)飛速發(fā)展，汽車保有量逐年上升，同時(shí)也面臨能源、環(huán)保等問題，如何開發(fā)節(jié)能環(huán)保的“綠色汽車”受到各汽車廠商的重視[1]。實(shí)現(xiàn)“綠色汽車”的主要方法為應(yīng)用新能源、優(yōu)化引擎性能和汽車輕量化等，其中汽車輕量化是較為有效的方法。據(jù)相關(guān)研究表明，汽車質(zhì)量減少100 kg, 百公里可節(jié)省0.5 L燃油[2,3]。汽車輕量化的方法主要為材料優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩種，材料優(yōu)化是使用高性能或輕質(zhì)材料替代普通材料，例如使用高強(qiáng)鋼或鋁合金材料替代普通鋼鐵材料達(dá)到車身減重的目的；結(jié)構(gòu)優(yōu)化是通用對(duì)零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化達(dá)到減少材料用量[4,5,6]。汽車B柱內(nèi)板屬于鈑金件，很難通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)輕量化，采用材料優(yōu)化是比較合理的方法。高強(qiáng)鋼具有安全性高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是汽車輕量化用材應(yīng)用最廣泛的材料，但在冷沖壓成形中易出現(xiàn)開裂和回彈問題，為了解決這些問題，可采用熱沖壓成形技術(shù)[7,8]。在熱沖壓成形中板料初始溫度、模具初始溫度、壓邊力和沖壓速度等工藝參數(shù)對(duì)零件成形質(zhì)量有較大影響[9,10],因此，對(duì)熱沖壓成形工藝參數(shù)優(yōu)化具有十分重要的意義。
展開 摘要
目前，在車身熱沖壓成型領(lǐng)域，三維五軸激光切割機(jī)床的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。隨著熱沖壓成型技術(shù)的日趨成熟，以及汽車制造商對(duì)熱沖壓零件供應(yīng)商壓低報(bào)價(jià)，汽車熱沖壓零部件供應(yīng)商對(duì)于三維五軸激光切割設(shè)備的需求也在發(fā)生變化。隨著熱沖壓市場(chǎng)的發(fā)展，客戶群和客戶需求也隨之改變，從開始時(shí)的追求高效率、高質(zhì)量切割、高精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性，到目前更傾向于兩個(gè)不同維度的要求：更低的投資成本和更高生產(chǎn)效率。此次研究得出的結(jié)果是基于：當(dāng)前熱沖壓市場(chǎng)不同客戶的需求，以及三維五軸激光切割加工中心新的技術(shù)創(chuàng)新。其中一個(gè)就是最新的二合一光纖應(yīng)用于三維五軸的切割，在相同的激光功率條件下，提高整個(gè)加工中心對(duì)于單件部件的切割效率，另一個(gè)是如何在滿足一些客戶需求的同時(shí)，降低設(shè)備的投資成本。
關(guān)鍵詞：激光工藝 三維五軸激光切割 熱沖壓零部件
三維五軸激光切割技術(shù)在汽車熱沖壓領(lǐng)域已有多年的應(yīng)用。2006年，應(yīng)用在汽車熱沖壓領(lǐng)域的三維五軸激光切割技術(shù)引入中國(guó)市場(chǎng)，并且目前一直在持續(xù)發(fā)展。在過去的17年間，隨著該技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越趨于成熟，熱成型沖壓件的成本已經(jīng)大幅降低，熱沖壓零件在汽車上的應(yīng)用比例也在逐步增高。三維激光切割已經(jīng)是熱沖壓工藝中的重要一環(huán)。熱沖壓零件的生產(chǎn)廠商對(duì)三維五軸激光切割設(shè)備的要求也越來(lái)越高。
展開 本項(xiàng)目采用850℃～980℃溫度、施加壓力不小于120MPa、保持2h～4h成形后爐冷的熱等靜壓工藝，700℃～850℃保溫1h～4h，冷卻到100℃以下出爐空冷的熱處理工藝成形出尺寸和表面質(zhì)量滿足加工要求、室溫拉伸性能接近鍛件水平的粉末制件，實(shí)現(xiàn)了鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的整體近凈成形。
熱等靜壓工藝（HIP）是一種以氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w為傳壓介質(zhì)，將制品放置到密閉的容器中，在一定的溫度和壓力的共同作用下，向制品施加各向同等的壓力，對(duì)制品進(jìn)行壓制燒結(jié)處理的技術(shù)。HIP成形技術(shù)是在冷等靜壓和熱壓技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的綜合工藝，HIP最早開始用于難成形材料的制坯和擴(kuò)散連接。但隨著HIP設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，HIP在近凈成形難加工材料復(fù)雜零件方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)了出來(lái)，成為當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家研究的熱點(diǎn)。
HIP近凈成形技術(shù)結(jié)合了粉末HIP技術(shù)制備高性能組織和模具（包套與型芯）控形技術(shù)，在一次熱等靜壓過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)材料致密和構(gòu)件成形的工藝過程，是典型的“材料-工藝一體化技術(shù)”。其主要涉及粉末制備、包套與型芯設(shè)計(jì)與制造、熱等靜壓工藝、包套與型芯的去除等。其中，包套為成形粉末提供真空環(huán)境，并傳遞溫度、壓力致密粉末，型芯約束最終零件的結(jié)構(gòu)。熱等靜壓后，包套和型芯一般需要去除，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的包套和型芯采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法即可去除，結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位一般采用選擇性腐蝕的方法去除。去除包套和型芯后，即可獲得高致密、力學(xué)性能與鍛件相當(dāng)、尺寸精度高的金屬零件，整個(gè)過程幾乎不產(chǎn)生任何廢料。
熱等靜壓技術(shù)早期主要用于核燃料的制備，20世紀(jì)80年代美國(guó)空軍材料實(shí)驗(yàn)室將該工藝擴(kuò)展到了制造鎳基高溫合金和鈦合金的預(yù)成形坯。國(guó)內(nèi)導(dǎo)彈研究院的李海泓分析了鈦合金粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并采用鈦合金粉末冶金技術(shù)成形出性能優(yōu)越的空空導(dǎo)彈伺服機(jī)構(gòu)殼體。
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熱成形門環(huán)試制工藝的最新內(nèi)容
摘 要：針對(duì)某品牌汽車B柱內(nèi)板的成形工藝問題，研究了零件22MnB5高強(qiáng)度鋼的熱沖壓成形參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響，以最大減薄率、最大增厚率和最大回彈量為評(píng)價(jià)目標(biāo)，通過正交實(shí)驗(yàn)和極差分析，獲得零件熱沖壓成形的最優(yōu)工藝參數(shù)，并完成最優(yōu)工藝參數(shù)的成形仿真和回彈分析，仿真結(jié)果表明零件的厚度分布均勻，零件最大減薄率為10.1%,最大增厚率為7.1%,零件的回彈量小，最大回彈量為0.714 mm,該零件成形質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求
摘要
目前，在車身熱沖壓成型領(lǐng)域，三維五軸激光切割機(jī)床的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。隨著熱沖壓成型技術(shù)的日趨成熟，以及汽車制造商對(duì)熱沖壓零件供應(yīng)商壓低報(bào)價(jià)
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金屬塑性加工工藝是一種常用的零部件成形制造工藝，常見的成形工藝有鍛造、沖壓、拉拔、軋制等等，這些工藝廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在以往，成形工藝的制定、創(chuàng)新，以及模具的設(shè)計(jì)都需要依靠大量的工程試錯(cuò)進(jìn)行迭代，從而優(yōu)化工藝參數(shù)
努力是成功的基礎(chǔ)，信息是成功的助力，分享技術(shù)干貨，交流技術(shù)難題；傳播有態(tài)度的新聞，
有能量的信息。 讓更多人了解汽車行業(yè)的細(xì)節(jié)
自1984年首個(gè)熱成形零件應(yīng)用到車身上開始，隨著熱成形技術(shù)和汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍也越
來(lái)越廣泛。
最初，熱成形零件只應(yīng)用在車門防撞梁上，
然后擴(kuò)展到車身的A柱和B柱等位置，進(jìn)一步應(yīng)用于整車各承力關(guān)鍵部位的零件
。
熱成形零件占車身質(zhì)量比例也從最初的
非涂層熱沖壓鋼22MnB5 的拼焊門環(huán)生產(chǎn)仍然有許多技術(shù)難點(diǎn)，目前還沒有量產(chǎn)車型應(yīng)用信息。本文通過非涂層熱成形鋼的試制生產(chǎn)，對(duì)試制工藝、各類缺陷進(jìn)行分析和整改，并對(duì)比前期工藝方案，用以指導(dǎo)非涂層熱成形門環(huán)的批量生產(chǎn)，對(duì)于降本和輕量化具有很大的借鑒意義。
近年來(lái)，由于安全法規(guī)和環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，以及客戶對(duì)于整車安全、舒適性和耐久性的期望也越來(lái)越高，越來(lái)越多超高強(qiáng)鋼熱成形工藝技術(shù)的應(yīng)用
本項(xiàng)目采用850℃～980℃溫度、施加壓力不小于120MPa、保持2h～4h成形后爐冷的熱等靜壓工藝，700℃～850℃保溫1h～4h，冷卻到100℃以下出爐空冷的熱處理工藝成形出尺寸和表面質(zhì)量滿足加工要求、室溫拉伸性能接近鍛件水平的粉末制件，實(shí)現(xiàn)了鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的整體近凈成形。
熱等靜壓工藝（HIP）是一種以氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w為傳壓介質(zhì)，將制品放置到密閉的容器中，在一定的溫度和壓力的共同作用下
