熱成形模具的案例
熱沖壓成形模具設計要點
熱沖壓成形量產模具設計流程如圖5所示，采用autoform、pam stamp2G等軟件進行對熱沖壓成形過程進行快速成形模擬和冷卻過程模擬，利用熱沖壓成形鋼板的高溫流變曲線、高溫摩擦系數、FLD等參量進行成形模擬，采用Fluent、Ansys等軟件進行模具冷卻效果模擬，保證熱成形模具長期工作熱平衡性。這一過程實際是熱力學、機械學耦合模擬。將模擬結果作為模具設計方案確定的重要依據。
圖5 熱沖壓成形量產模具設計流程
熱沖壓成形模具型面設計要點如下：
（1） 模具型面主要卻決于產品數據，并根據客戶對零件的技術要求，制定合適的模具加工精度和公差，并應考慮熱脹冷縮及回彈的影響，對模具型面采取合適補償方案；同時熱沖壓鋼板高溫時摩擦系數大，高溫成形時易于開裂，因此，熱沖壓模具型面通常不設計拉深筋，對于復雜成形零件，增加壓料裝置用于控制板料合理流動，保證熱沖壓成形性能。
（2）翻邊孔變形特征的轉變設計。
（3）對于后續激光切割時難于定位的零件，應適當增加工藝凸臺。
熱沖壓成形實際上鋼板在熱沖壓成形模具中成形和淬火的過程，熱沖壓零件的組織、性能和尺寸精度能否穩定地滿足要求均與在模具中成形和淬火密切相關，熱沖壓成形模具應具備良好的沖壓成形、淬火、長期穩定的能力。熱沖壓成形模具是熱沖壓成形工藝的核心技術。同時，熱沖壓成形模具工作溫度在800℃左右至室溫之間，工作溫度高，并需要承受冷熱的急劇變化。
展開 PVD 鍍層在熱沖壓模具中的應用
熱成形模具一般經過淬火以及兩次到三次回火，其硬度在50HRC 左右，其回火溫度一般在600 ～650℃。而熱成形零件一般入模溫度在750℃左右，生產節拍控制在20～30s之間，模具保壓壓力一般在300 ～800MPa 之間。由于熱成形零件的冷卻速度要求大于30℃/s，這就導致模具鋼經常承受如高溫高壓、急冷急熱和摩擦磨損，所以模具拉傷和裂紋頻繁出現。熱成形模具鑲塊出現拉傷和裂紋后，影響制作品質，無法保證生產效率。
熱成形模具鑲塊的磨損情況有兩種，一種是犁溝型磨損，如裸板在熱沖壓過程中，產生的氧化皮，硬度較高，在熱沖壓成形過程中，會與模具鑲塊表面進行高溫摩擦，引起模具鑲塊或者零件表面產生劃傷，拉痕，嚴重者導致模具鑲塊斷裂，產品型面尺寸改變。由于犁削效應與模具成形壓力成正比，并隨著模具鑲塊粗糙度的增大而增強，提高鑲塊硬度或降低鑲塊表面粗糙度有利于減輕犁削磨損。但是在熱成形鋁硅涂層零件時，不僅存在犁削磨損，還有粘著磨損。粘著磨損是指滑動摩擦時摩擦副接觸面局部發生金屬粘著，在隨后相對滑動中粘著處被破壞，有金屬屑粒從零件表面被拉拽下來或零件表面被擦傷的一種磨損形式。
針對模具拉傷問題，目前行業內普遍的做法是提高模具鑲塊的硬度，降低模具表面粗糙度，例如滲氮或者PVD。PVD 俗稱物理氣相沉積，其基本原理是利用加熱、離子轟擊或者輝光放電等物理方式將材料源表面氣化成原子、離子或分子等，并沉積到襯底表面形成涂層。
離子滲氮+PVD 過程
現對拉傷部位的模具鑲塊(圖1)進行離子滲氮加PVD 處理，模具鑲塊材質為DIEVAR，回火硬度為50 ～52HRC， 鑲塊離子滲氮溫度520℃，時間為4 ～8h，滲氮層厚度約100μm，滲氮后如圖2 所示。PVD 涂層材質為TiAlN，厚度4 ～5μm。
展開 熱成形的應用與質量控制技術
如果PATCH直接接觸滾輪，那么在滾輪運動過程中， PATCH料片有可能被卡在兩個滾輪之間，會造成停線；⑵熱成形板料從加熱爐移到模具中，由于受節拍、成本等限制，端拾器都不會設計成將板料從加熱爐中取出，旋轉180°后再放到模具中。基于以上兩點，在PATCH模具設計時，要特別注意限制條件。
⑷保壓時間。
保壓在模具中實現，熱成形的模具集成形和冷卻淬火于一身。鋼板保壓淬火階段，鋼板溫度隨時間的變化主要由鋼板與模具間的熱阻和接觸面積決定。熱成形模具上帶冷卻系統，通過模具傳遞熱量使零件快速冷卻，最終轉變為馬氏體。
冷卻時間可以先模擬計算一個值，后續調試過程中，可以不斷進行優化。某車型中立柱加強板在實際生產過程中，冷卻時間不斷優化，第一次將冷卻時間由11s優化到9s；第二次由9s優化到7s并保持不變。
⑸冷卻速度。
只有在冷卻速度超過某一臨界值后，才能使奧氏體轉變為馬氏體，目前研究出來的熱沖壓工藝冷卻速度最小30℃/s。
幾何尺寸的過程控制
⑴熱成形零件的型面幾何尺寸。
熱成形零件的型面尺寸主要取決于上下模鑲塊的加工精度、模具的閉合高度、溫度等等。熱成形模具在普通模具的基礎上增加了冷卻系統，上下模鑲塊都設計了冷卻水道；同時對于復雜零件同樣也需要增加壓料的設計結構，先壓料再成形。目前對于熱成形零件，貼合面面位置度公差帶能控制在1mm以內，非貼合面面位置度公差帶能控制在2mm以內；與低強度冷沖壓鋼材（如DC04）相比，熱成形由于受到溫度等因素影響，型面尺寸精度穩定性稍差；但與高強度鋼冷沖壓（抗拉強度大于400MPa）對比，由于高強度鋼板冷沖壓回彈較大，熱成形尺寸的符合性和穩定性具有較大的優勢，冷沖壓板材強度越高，熱成形優勢越明顯。
⑵熱成形零件修邊線以及孔尺寸。
展開 熱沖壓成形的熱點分析
在熱沖壓成形的加熱方式中，除了上述兩種類型爐子采用輻射加熱外，目前的加熱方式還有直接通電加熱，但這種加熱方式只適合于形狀規則、簡單的板坯，鋁硅鍍層板由于加熱速度快，鍍層還有發生微裂紋的危險。對于扭力梁這類工件，采用這種加熱方式具有熱效率高、投資小、工藝過程簡單、控制容易等優點。直接通電加熱的有關工藝尚需進一步的試驗和驗證。另一種是感應加熱，同樣適合于形狀簡單的板坯，但需要有感應發生器和感應圈，對強度柔性分布的板坯的局部加熱，這類加熱方式有一定的優勢。以上這兩種加熱方式，加熱效率高，加熱速度快，但目前在實際生產中的應用報道很少。
強度柔性分布的工藝技術
為了滿足汽車輕量化和安全碰撞的要求，既要有高的強度，防止碰撞時構件侵入傷害乘員，又要滿足工件的吸能要求，對某些安全件提出了強度的柔性分布的要求，即一定強度的高吸能部分和超高強度部分的有機融合，由此發展了一系列的強度柔性分布工藝技術，包括模具局部控制的冷卻技術、模具局部的加熱技術、工件的局部加熱技術、工件的“熱打印”或“冷打印”技術、激光拼焊板技術、差厚板技術。每種技術都應該有相應的模具結構相匹配。
熱沖壓成形的模具制造技術
熱沖壓成形模具較為復雜，既保證成形，又要使成形后的構件在模具中進行淬火，得到超高強度的構件。這類模具除具有成形功能外，還具有冷卻功能；模具設計制造涉及到金屬學、相變、流體力學、傳熱學等多個學科。模具的功能和受力模式也較復雜，目前正圍繞模具的失效、模具的延壽、高導熱性的模具材料的開發、模具的設計和計算機模擬技術、低成本的簡易模具的制造技術等方面進行相關的開發和研究。2017年5月，在美國亞特蘭大舉行的第六屆國際熱沖壓成形會議上，提出為降低激光切割成本，采用熱沖壓級進模的新工藝技術，對模具提出了更高的要求，但進入實用階段，尚有諸多技術工作有待完善。
展開 
汽車鋼板沖壓件的熱沖壓成形包含多少工序
汽車鋼板沖壓件的熱沖壓成形工序通常由以下幾個工序組成：
1.落料：是熱沖壓成形中的第一道工序，把板材沖壓出所需外輪廓坯料；
2.鋼板的奧氏體化：這個過程包括加熱和保溫兩個階段。這一工序的目的在于將鋼板加熱到一個合適的溫度，使鋼板完全奧氏體化，并且具有良好的塑性。加熱所使用的設備為專用的連續加熱爐，鋼板在加熱到再結晶溫度以上之后，表面很容易氧化，生成氧化皮，這層氧化皮會對后續的加工造成不利的影響。為了避免或減少鋼板在加熱爐中的氧化，一般在加熱爐內設置惰性氣體保護機制，或者對板料進行表面防氧化處理。
3.轉移：指的是將加熱后的鋼板從加熱爐中取出放進熱成形模具中去。在這一道工序中，必須保證鋼板被盡可能快地轉移到模具中，一方面是為了防止高溫下的鋼板氧化，另一方面是為了確保鋼板在成形時仍然處在較高的溫度下，以具有良好的塑性。
4.沖壓和淬火：在將鋼板放進模具之后，要立即對鋼板進行沖壓成形，以免溫度下降過多影響鋼板的成形性能。成形以后模具要合模保壓一段時間，一方面是為了控制零件的形狀，另一方面是利用模具中設置的冷卻裝置對鋼板進行淬火，使零件形成均勻的馬氏體組織，獲得良好的尺寸精度和機械性能。研究表明，就目前常用的熱沖壓鋼材而言，實現奧氏體向馬氏體轉變的最小冷卻速率為27~30℃/s，因此要保證模具對板料的冷卻速度大于此臨界值。
5.后續處理：在成形件從模具中取出以后，還需要對其進行一些后續的處理，如利用酸洗或噴丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及對零件進行切邊和鉆孔。熱沖壓件由于強度太高，不能用傳統的手段對其進行切邊及鉆孔加工，而必須用激光技術來完成。
熱沖壓模具設計是熱沖壓成形工藝的核心技術，它不僅要滿足零件的成形需要，而且還要具有優異的冷卻能力，以保證汽車沖壓件獲得良好的機械性能和尺寸精度。
展開 22MnB5 熱成形門環試制工藝及缺陷分析
同時，模具整體開發費用也有顯著降低，也省去了后續焊接和工裝夾具的開發。
表2 前期傳統工藝方案和門環方案效果對比
熱成形和冷成形在工藝方式、模具開發等方面有著明顯的不同，但是熱成形試制模具和量產模具在結構上大部分相同，只在模具材料使用，生產效率控制元件上有明顯區別，比如冷卻方式，延時和頂料機構等。
結論
⑴非涂層熱成形鋼激光拼焊門環的工藝方案在模具和工裝夾具開發上有相比傳統工藝方案明顯的優勢。
⑵對于試制零件的缺陷分析和問題整改，可以用于指導量產非涂層拼焊門環的生產，從而對降本、輕量化和安全綜合方面都有很大的借鑒意義。
⑶非涂層熱成形鋼激光拼焊門環除外觀質量問題外，零件還存在很大的回彈問題，這在產品設計上需要前期綜合考慮和優化。
——來源：《鍛造與沖壓》2021年第10期
展開 超高強鋼汽車構件熱沖壓成形技術與裝備
第六個工藝循環模具冷卻水熱傳遞系數云圖如圖10所示，圖中冷卻水流速快的中央部位HTC值最高，大部分位置HTC均大于10000W/(m2·K），說明冷卻效果較好，可以滿足連續生產所需的冷卻效果。圖11為加工制造完成后的模具實物圖
先進熱沖壓生產示范線的建立
先進的輕量化車身結構件伺服熱沖壓成形示范線，主要裝備包含高速伺服壓力機、數控加熱爐、熱沖壓模具、低自由度桁架機器人、激光切割機和噴丸裝備等主要裝備（圖12）。通過運用工業以太網技術實現裝備平臺的互聯互鎖，可以完成滿足工業生產節拍需求的加熱、成形-保壓淬火和上、下料全過程各項功能及安全防護要求，形成了具有自主知識產權的伺服熱沖壓成形生產線的設計方法。
圖10 第六個工藝循環模具冷卻水熱傳遞系數云圖
圖11 B柱加強板熱沖壓模具實物圖
圖12 熱沖壓生產示范線
結束語
作為汽車輕量化的重要途徑，超高強度鋼板熱沖壓成形技術正在被世界各國企業和學者廣泛關注。系統地、深層次地開展相關研究，形成具有完全自主知識產權的熱沖壓成形工藝及裝備關鍵技術，對我國汽車行業的發展具有十分重要的現實意義。
—— 來源：《鍛造與沖壓》2018年第22期
展開 汽車先進高強鋼成形技術應用現狀及發展趨勢
因此，完善其成形技術也是下一階段先進高強鋼研發及應用的主要研究任務。
我國先進高強鋼的研發現狀及發展趨勢主要如下。
⑴ 熱沖壓材料的開發。目前國內各大鋼鐵公司均在進行先進高強鋼的生產和研究，其中最具代表性的企業主要有寶鋼、鞍鋼、馬鋼等，主要進行強度在1800MPa級及以上的熱沖壓材料開發，同時要在現有強度級別下進一步提升其延伸率，以滿足強度及碰撞要求。
⑵ 防腐蝕性。先進高強鋼在強度和成形性方面展示了良好的應用前景，但是在現代汽車工業中，不僅要采用高強度和先進高強度鋼，同時為保證汽車的防腐蝕性能，還應該加大鍍層板的研究和產業化，并提高鍍層板的品種和質量來提高先進高強鋼材料的抗腐蝕性。
⑶ 研究先進高強鋼的熱沖壓成形防止回彈技術。材料特性決定了其成形工藝，材料的強度越高，成形后零件的回彈越大，防止這種成形缺陷的技術難度越大，先進的成形方法尤其是防回彈技術是未來的主要研究方向之一。
⑷ 新型熱成形模具鋼材料的研究開發。為了有效提高模具熱傳導和抗拉毛特性，增加模具的使用壽命，提高生產節拍，亟需研究出高導熱、高耐磨、高韌性的熱沖壓模具鋼材料。
⑸ 先進高強鋼熱沖壓成形的模具設計技術。在沖壓過程中要使升溫、保溫與降溫過程模具內溫度盡量均勻，防止熱應力過高而引起模具的損壞；同時要研究熱成形模具模內淬火分析和疲勞壽命預測分析技術，另外沖壓設備的選擇匹配也是模具設計的難點。
⑹ 先進高強鋼熱沖壓成形計算機模擬技術研究。需要解決的關鍵問題是將先進高強鋼準確的材料本構模型嵌入到數值模擬軟件中，進而進一步研究高強鋼的熱成形有限元數值模擬建模技術。
——節選自《鍛造與沖壓》2018年第8期
展開 汽車先進高強鋼成形技術應用現狀及發展趨勢
因此，完善其成形技術也是下一階段先進高強鋼研發及應用的主要研究任務。
我國先進高強鋼的研發現狀及發展趨勢主要如下。
⑴ 熱沖壓材料的開發。目前國內各大鋼鐵公司均在進行先進高強鋼的生產和研究，其中最具代表性的企業主要有寶鋼、鞍鋼、馬鋼等，主要進行強度在1800MPa級及以上的熱沖壓材料開發，同時要在現有強度級別下進一步提升其延伸率，以滿足強度及碰撞要求。
⑵ 防腐蝕性。先進高強鋼在強度和成形性方面展示了良好的應用前景，但是在現代汽車工業中，不僅要采用高強度和先進高強度鋼，同時為保證汽車的防腐蝕性能，還應該加大鍍層板的研究和產業化，并提高鍍層板的品種和質量來提高先進高強鋼材料的抗腐蝕性。
⑶ 研究先進高強鋼的熱沖壓成形防止回彈技術。材料特性決定了其成形工藝，材料的強度越高，成形后零件的回彈越大，防止這種成形缺陷的技術難度越大，先進的成形方法尤其是防回彈技術是未來的主要研究方向之一。
⑷ 新型熱成形模具鋼材料的研究開發。為了有效提高模具熱傳導和抗拉毛特性，增加模具的使用壽命，提高生產節拍，亟需研究出高導熱、高耐磨、高韌性的熱沖壓模具鋼材料。
⑸ 先進高強鋼熱沖壓成形的模具設計技術。在沖壓過程中要使升溫、保溫與降溫過程模具內溫度盡量均勻，防止熱應力過高而引起模具的損壞；同時要研究熱成形模具模內淬火分析和疲勞壽命預測分析技術，另外沖壓設備的選擇匹配也是模具設計的難點。
⑹ 先進高強鋼熱沖壓成形計算機模擬技術研究。需要解決的關鍵問題是將先進高強鋼準確的材料本構模型嵌入到數值模擬軟件中，進而進一步研究高強鋼的熱成形有限元數值模擬建模技術。
展開 熱成形技術在汽車輕量化中的應用
熱成形技術及應用現狀
1.熱成形板板材性能
熱成形鋼板有極高的材料強度及延展性，一般的高強度鋼板的抗拉強度在400～450MPa左右，而熱成形鋼材加熱前抗拉強度就已達到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身極大地提高了車身的抗碰撞能力和整體安全性，在碰撞中對車內人員會起到很好的保護作用。
汽車上應用熱成形技術的典型鋼種是22MnB5。熱成形工藝過程為：首先將常溫下強度為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，然后送入模具內沖壓成形；同時在壓力機閉合的情況下，在模具內快速冷卻到200℃左右，冷卻速率達到27K/S，將奧氏體轉變為馬氏體，使晶體硬化，以大幅度提高板材屈服強度和抗拉強度。熱成形后屈服強度達到1000MPa，抗拉強度達到1500MPa以上，延伸率為6%，其工藝原理如圖1所示。
2.熱成形板在江淮汽車中的應用
江淮汽車在近年推出的多個車型上，均使用了熱成形技術來減小車身質量，且新車型中還呈現出應用比例越來越高的趨勢。
展開 汽車沖壓件的熱沖壓成形與冷沖壓成形的區別
沖壓件的成形有冷沖壓成形技術，還有熱沖壓成形技術。那么沖壓件的冷沖壓成形與熱沖壓成形有什么不同呢？沖壓件廠家--滄州惠豐汽車配件有限公司來為你介紹過。
熱沖壓成形是汽車沖壓件制造領域內的較為選進的技術，是國際上近幾年來出現的一項專門用于成形超高強度鋼板沖壓件的先進制造技術。熱沖壓成形中所使用的鋼板是一種特殊的硼合金鋼板，這種鋼板不同于傳統的冷成形超高強度鋼。
現在應用比較廣泛的雙相鋼、復相鋼等冷成形高強度鋼板一般是在常溫下通過冷沖壓的方法成形，成形前后零件的顯微組織和機械強度基本不發生改變；而熱沖壓成形中所使用的鋼板在常溫下強度不很高，抗拉強度僅有400-600MPA，具有良好的塑性與可成形性。它是通過熱沖壓成形工藝進行成形和淬火后，零件的顯微組織由原來的鐵素體和珠光體轉變成均勻的馬氏體，抗拉強度可以達到1500MPA以上，硬度可以達到50HRC，而且基本沒有回彈，具有很高的尺寸精度。
熱沖壓成形在鋼板中添加了硼，其目的在于提高鋼板的淬火性能，使用板料的組織轉變順利進行。此外，為了提高材料的強度以及其它力學性能，還添加了Ti、Cr、Mo、Cu、Ni等多種合金微量元素。
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鑄造新聞：每天5分鐘，了解全新鑄造業（3月11日）
項目總投資12億元，占地面積150畝，項目建成投產后，具備年產60套熱成形模具及3000萬件汽車零部件的生產能力，實現年銷售收入12億元。
二 、迪生力（臺山）輪轂項目奠基
3月8日，廣東迪生力汽配股份有限公司建設的輪轂項目，在廣東江門臺山市舉行奠基儀式。項目位于臺山工業新城北組團，用地112畝，主要生產汽車鋁合金輪轂產品。項目建成后，可年產100萬件鋁合金汽車輪轂成品。
三、拆除退出！洛陽最新公告，高新、洛龍、西工、老城...
按照《國務院關于印發打贏藍天保衛戰三年行動計劃的通知》《工業和信息化部辦公廳發展改革委辦公廳 生態環境部辦公廳關于重點區域嚴禁新增鑄造產能的通知》《河南省工業和信息化廳河南省發展和改革委員會 河南省生態環境廳關于全省范圍嚴格鑄造產能管理的通知》和《河南省工業和信息化廳河南省發展和改革委員會 河南省生態環境廳關于進一步做好全省鑄造產能公告和置換工作的通知》要求，經現場核查，洛陽科大耐磨材料有限公司等12家企業已拆除退出到位。
四、2021年第27屆中國鑄造協會消失模V法實型分會年會 論文征集通知
2021年“第27屆中國鑄造協會消失模V法實型分會”年會，根據疫情形勢預期于2021年7月～8月舉辦。
展開 《沖壓成形工藝及模具設計》
《沖壓成形工藝及模具設計》
哪位大佬能解釋下熱成型與熱成形之間的區別？
高強鋼熱處理后是熱成形鋼材，還是熱成型鋼材？
精密鍛造模具成形技術的簡介及應用
與常規鍛造相比，等溫鍛造能夠將毛坯的加熱溫度控制在一定范圍內，使鍛造過程中的溫度大致相等，大大改善了在加工過程中模具因溫度驟變而發生的塑性變化。由于等溫鍛造的工藝特點，特別適合對形變溫度很敏感的材料或是難成形的材料的精鍛，如鎂合金、鋁合金等。
3.分流鍛造
分流鍛造技術的重要環節是在模具或毛坯的成形部分建立一個材料的分流通道，以確保良好的填料效果。使用這種技術時，在型腔填滿材料的的過程中，一部分材料留下分流通道，形成分流，這樣有助于填滿難成形的部分。
分流鍛造的優點在于這種技術能夠避開封閉裝置，在成形齒輪類零件時具有良好成形效果，能夠達到所需精度，不需要成形后的再加工，模具壽命長。
4. 等溫鍛造
等溫鍛造指的是在恒定溫度下將胚料在模具中鍛造加工成精鍛成形零件的工藝。與常規鍛造相比，等溫鍛造能夠將毛坯的加熱溫度控制在一定范圍內，使鍛造過程中的溫度大致相等，大大改善了在加工過程中模具因溫度驟變而發生的塑性變化。由于等溫鍛造的工藝特點，特別適合對形變溫度很敏感的材料或是難成形的材料的精鍛，如鎂合金、鋁合金等。
5.冷精鍛成形
在不加熱的情況下鍛造金屬材料，稱為冷鍛，主要有冷鐓擠和冷擠壓兩種技術。和其他工藝相比，它的優點是工件形狀容易把握，不會出現因高溫而產生的形變，缺點是在變形過程中的阻抗大、工件塑性差等。
6. 復合精鍛成形
復合精鍛成形工藝，指的是整合使用多種鍛造方法的技術，或是將其他材料成形技術和鍛造工藝組合使用。傳統工藝的加工材料和零件具有很大局限性，在傳統工藝基礎上發展起來的復合工藝不僅能夠揚長避短，結合各家之長，而且還在加工對象的范圍上得到了擴展。
7.熱精鍛成形
熱精鍛成形技術是在再結晶溫度以上尋找一個合適的溫度作為加工溫度的一種精密鍛造技術。
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