低溫熱成型的案例
一種新型高強度低溫熱成型鋼
目前熱成形鋼的發展趨勢主要集中在提高延性上，同時，新鋼種的設計也克服了表面過度氧化，避免了沖壓模具冷卻系統的復雜性。這種新型鋼及相應的成形技術被稱為低溫熱成形或熱沖壓技術，克服了傳統熱成形鋼的缺點。本文研究了不同退火溫度后的微觀結構特性和力學行為。結果表明，其微觀結構和力學特性與退火溫度有很大的關系。這些結果表明，當罩退退火溫度在570-630℃之間時，鋼的抗拉強度超過1400MPa，總伸長率為9%。在690℃以上，拉伸強度和總伸長率明顯下降。這些惡化的力學性能可以歸因于先前的奧氏體粒尺寸和板條馬氏體分數的增加。
Keywords: Low temperature hot forming; Medium-Mn; Microstructure; Mechanical characteristics
1. Introduction
目前，由于汽車車身輕量化和提高被動安全性的需求，促使汽車行業持續開發新的材料和制造工藝。熱沖壓是一種結合了成型和淬火工藝，用以生產超高強度汽車結構件的創新且有效方法，如汽車A柱、B柱、車頂梁、保險杠等 [1,2]。在熱沖壓生產過程中，將硼鋼放到800-950℃的加熱爐中保溫3-10分鐘，使其充分奧氏體化，然后迅速轉移到模具中，成形和淬火同時進行，并最終獲得具有超高抗拉強度的全馬氏體組織構件[3,4]。22MnB5（抗拉強度在1300MPa以上）是近幾十年來在熱沖壓生產中最常用的硼鋼。近年來，一種抗拉強度超過1800 MPa的新型熱沖壓鋼被開發出來，用以取代部分傳統的熱沖壓鋼。
展開 純電動汽車動力電池低溫充電熱管理試驗研究
3 結束語
通過對整車低溫環境下電池加熱系統的優化，測試結果表明:優化后的熱管理系統改動小，成本低，大大提升了動力電池在低溫環境下的充放電性能、使用壽命及安全性能。
金屬所《Acta Materialia》：新型熱處理工藝！制備高強韌低溫工程用鋼
圖7 低溫斷裂特征及韌化機制：（a, b）新型實驗鋼韌性沖擊斷口形貌，（c）常規熱處理實驗鋼脆性沖擊斷口形貌；（d,e, h, i）新型實驗鋼的TRIP效應增韌；（f, g）常規熱處理實驗鋼穿晶脆性斷裂特征。
本研究提出的新型熱處理工藝路線，具有較寬的工業生產窗口，有利于提升厚大截面馬氏體時效鋼力學性能均勻性，可作為高性能大型低溫工程鍛件的潛在研制方案。
*感謝論文作者團隊對本文的大力支持。
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。歡迎轉載請聯系，未經許可謝絕轉載至其他網站。
基于MoldFlow的直壓式熱固性成型分析（反應壓縮成型）
從MoldFlow2015開始，MoldFlow就提供了反應壓縮成型的分析類型，這種分析類型相對于熱塑性成型，應用的領域較小，筆者所在的公司，一直從事熱固性產品的生產，成型的方式也不是使用注塑機，而是通過模具直接擠壓原材料(打成餅)，將材料擠壓進型腔，材料在此過程經歷熱和壓力后，先液化再固化，這種成型方式在MoldFlow早期的版本中不支持，從2015版本開始才支持，筆者也在通過MoldFlow軟件，了解產品的成型過程，為工程師提供一個直觀的成型過程！
基本參數如下：
o 材質：X7010
o 充填+保壓時間：25S
o 其他工藝設置:保壓力100Ton
分析模型如上：綠色部分為熱固性材料制成的餅，紫色部分為成型后的形狀！
由于大多數對反應壓縮成型的設置過程不是很熟悉，這里簡單的說明一下具體的設置過程：
1:新建一個工程算例，選擇分析類型為反應壓縮成型
2：劃分網格，并在邊界設置中指定綠色區域為初始充注單元：
3：指定紫色區域為壓縮單元區域：
設置完畢后，指定材料，并設置相關工藝參數，提交分析，其他的步驟和注塑分析一致，就不一一詳述了；
分析結果如下：
成型動畫如下：
流動前沿溫度
纖維取向
氣穴預測
從整個填充過程動畫看，此種填充方式與傳遞模具相比，各個穴位在填充階段分批次填充，周邊區域穴位有部分為熔接線，各個穴位的困氣情況不一；此次分析強制保壓壓力為100Ton，從分析看，填充過程需要的力較小；從纖維取向看，各個穴位的纖維配向不一；
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基于MoldFlow的直壓式熱固性成型分析（反應壓縮成型）
從MoldFlow2015開始，MoldFlow就提供了反應壓縮成型的分析類型，這種分析類型相對于熱塑性成型，應用的領域較小，筆者所在的公司，一直從事熱固性產品的生產，成型的方式也不是使用注塑機，而是通過模具直接擠壓原材料(打成餅)，將材料擠壓進型腔，材料在此過程經歷熱和壓力后，先液化再固化，這種成型方式在MoldFlow早期的版本中不支持，從2015版本開始才支持，筆者也在通過MoldFlow軟件，了解產品的成型過程，為工程師提供一個直觀的成型過程！
基本參數如下：
o 材質：X7010
o 充填+保壓時間：25S
o 其他工藝設置:保壓力100Ton
分析模型如上：綠色部分為熱固性材料制成的餅，紫色部分為成型后的形狀！
由于大多數對反應壓縮成型的設置過程不是很熟悉，這里簡單的說明一下具體的設置過程：
1:新建一個工程算例，選擇分析類型為反應壓縮成型
2：劃分網格，并在邊界設置中指定綠色區域為初始充注單元：
3：指定紫色區域為壓縮單元區域：
設置完畢后，指定材料，并設置相關工藝參數，提交分析，其他的步驟和注塑分析一致，就不一一詳述了；
分析結果如下：
成型動畫如下：
流動前沿溫度
纖維取向
氣穴預測
從整個填充過程動畫看，此種填充方式與傳遞模具相比，各個穴位在填充階段分批次填充，周邊區域穴位有部分為熔接線，各個穴位的困氣情況不一；此次分析強制保壓壓力為100Ton，從分析看，填充過程需要的力較小；從纖維取向看，各個穴位的纖維配向不一；
展開 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？
熱擠壓成型動畫
工具： opencapture + Ulead GIF Animator
附件說明： 熱擠壓成型動畫，感興趣的就下去看看吧。
汽車用熱成型鋼板的加工工藝
熱成型鋼的出現完美解決了以上兩大難題。汽車用熱成型鋼的成分、性能及制造工藝介紹如下：
熱成型鋼板的成分和性能
高強鋼家族（右下的PHS為熱成型用鋼）
汽車上使用的熱成型鋼板我們又叫做硼鋼或B鋼，寶鋼的產品手冊當中也叫PH鋼（Press Hardening）。我們看一下熱成型鋼的化學成分，以常用的22MnB5為例：C 0.23%，Si 0.25%，Mn 1.2%，然后 B 0.003%，其他元素請查看下圖。B元素的主要作用是提高鋼板的淬透性。
下面以寶鋼熱成型用鋼HD950/1300HS為例，說明一下熱成型鋼的性能，HD950/1300HS熱處理前YS（屈服強度）為280-450MPa，TS（抗拉強度）大于450MPa，斷后延伸率20%，這幾項參數非常像HC340/590DP的性能參數。但是熱處理之后YS大于950Mpa，TS大于1300MPa，強度提升至少2.5倍。
白車身上使用熱成型鋼板的主要零部件有：A柱、B柱、C柱、上邊梁、門檻邊梁、中央通道、地板橫梁、前圍板等。這些車身關鍵骨架件使用熱成型件，能在碰撞事故中有效保證車身框架結構的完整性，從而保護乘客。
熱成型件制造工藝流程
熱成型鋼加工時間線
1.
展開 熱固性BMC的注塑成型介紹
5)成型周期
由于塑件的大小和復雜程度不同，各段的工藝時間也不同，一般注射時間為2~20s，保溫時間為10-20s/mm(厚度)。
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什么是熱塑性塑料？和熱固性塑料有什么區別？
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首先聲明，本模型就單純的熱沖壓成型，不涉及具體的生產過程，僅僅展示該工藝的大致建模分析過程，需要按照不同的需求不斷優化。本模型僅適用于ABAQUS2016及以上版本。
根據尺寸需求建立各部件，對各部件分別賦予屬性，并將各部件進行裝配：
分析步設定：設定兩個分析步，第一步的目的將鋼板壓緊，第二步上模具下壓。
相互作用：主要目的就是將各個面接觸面設定相互作用，將部件綁定參考點（以便之后能夠通過控制參考點控制模具移動。
邊界條件：就是定義哪個部件是固定的，哪個部件是移動的、是怎么移動的。
預定義場：首先將絕對零度設定為-273.15；模具的初始溫度設定為20℃，鋼板的溫度設定為800℃。
網格就正常設定就行了（鑒于熱力耦合的計算時間較長，調試很慢，所以呢，在調試過程中將網格粗化，運行沒有問題之后再細化網格），大概就這樣。
付費內容包括CAE模型，聯系方式。
展開 熱塑性彈性體TPE二次注塑成型簡介
不管是選用嵌件注塑成型仍是二次注塑成型，都是將熱塑性彈性體（TPE）注塑在與之相容的剛性基材上。這使得“軟包覆硬”商品的功用性得到增強，如絕緣性、耐化學性、愈加契合人類工程學、更佳的手感、握持性以及拔尖的美感。
嵌件成型：嵌件成型中，先制成剛性部件（一般為比較硬的塑料部件），將其嵌入模穴中，然后在這個組件上用TPE注射成型，最終得到完好的商品。慣例的注射成型設備能夠用于嵌件成型。置入剛性部件時能夠經過人工或機械手臂來完結。
二次注射成型：二次注塑成型也叫做兩次注射成型、雙色成型或多原料成型。這種情況下運用的專用機器帶有多個料筒，用來向同一個模具中寫入不相同的資料。
復式注塑中的粘結性 在復式注塑中，堅固的基材和TPE間的粘結性是加工能否成功的要害。較差的粘結性可致使如剝離、彎曲、磨損或分層等疑問。兩種資料間的相容性和加工溫度是影響粘結強度的重要因素。
資料相容性：不相同硬/軟資料組合的粘結強度
加工溫度：它反映了TPE熔融溫度、剛性基材溫度與粘結強度之間的聯系。TPE在復式注塑中的運用 以聚酯為基體的熱塑性彈性體（TPE-E或 COPE），是由DSM工程塑料所出產。
這類聚酯彈性體兼具了工程塑料的強度、加工特性以及熱固性彈性體功用，改進了加工、出產率和耐化學性。
大多數手感柔軟的復式注塑運用都觸及把薄薄一層軟性資料（TPE）注射在硬質基材上。因為TPE一般需求流經較長的途徑和薄壁區來充入模具，所以TPE得具有較高的流動性。 低粘度商品規格優化了關于復式注塑而言至關重要的粘結性，是這一加工運用的首選資料。
化學粘結：TPE經過復式注塑與用作剛性基材的極性聚合物（如PC, PC/ABS, ABS）粘結得非常好。
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熱成型技術的應用現狀和發展趨勢
隨后，這一技術相繼應用于保險杠橫梁、A柱和B柱加強件以及底盤組件等，但是由于加工緩慢，且價格高，應用熱成型技術生產的零件種類非常有限，只被原始設備制造商所接受。
80 年代中期之后，熱成型技術進入高速發展階段，當時有3 家公司可提供零件；1991 年，熱成型保險杠橫梁用于福特汽車；全球生產的熱成型零件數量從1987年的3百萬件增加到1997年的8百萬件。從2000 年起，更多熱成型零件被用在汽車上，而且年產件量在2007 年上升到約1.07 億件。2013 年，約80%的白車身骨架類零件均可由熱沖壓技術加工，產量超過3億件。
目前，全世界熱成型生產線已超過200 條，Benteler 擁有其中近40%，是世界上最主要的熱成型零件供應商，GESTAMP 是世界上首個提供熱成型件的廠家，其客戶主要集中在歐洲車系，COSMA也是主要的熱成型供應商之一。國內熱成型零部件企業近年發展突飛猛進，建成（含在建）的生產線有50多條，其中比較著名的是上海寶鋼、上海賽科利、屹豐集團、凌云吉恩斯等。
3
熱成型技術概述
目前，熱成型分為直接熱沖壓和間接熱沖壓，如圖1所示。在直接熱沖壓中，半成品先被加熱，再轉移到閉式模具內成型和淬火；間接熱沖壓主要使用預成型冷模，對形狀較為復雜或拉延較深的零件先進行一次冷沖預成型，之后與直接熱沖壓工藝基本相同，如中通道等零件。
展開 金屬板熱成型條件的優化
物體在高溫環境中作業，必須考慮結構形狀的熱變形。如飛機巡航時所受的太陽輻射問題引起機翼變形也屬于此類問題類，此外，還必須考慮生產過程中由于對材料進行熱處理引起的變形問題。優化案例-金屬板的熱成形條件的優化，采用modeFRONTIER集成ABAQUS對板材熱處理過程的工作條件進行多目標優化，探索熱成型過程滿足較少能源的使用和熱處理時間最短，同時又符合成型回彈最少的要求。對于大計算量的優化問題，可利用modeFRONTIER 的響應面優化功能，采用虛擬解和實際解相結合的方法來加快計算速度獲得滿意的優解。
展開 沖壓熱成型在汽車部件的應用
沖壓熱成型在汽車部件的應用
通過對冷沖壓成形、激光拼焊板、熱成形板三種方案分析對比，論述了熱成形板在汽車輕量化中的應用優勢。
國務院早在2012年6月就發布了《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》，要求乘用車的平均燃料消耗量由2015年的6.9L/100km降低到2020年的5.0L/100km。這對汽車生產廠家來說壓力非常大，而輕量化是解決這些問題的有效方法之一。常規高強度鋼在室溫下不僅變形能力差，而且塑性變形范圍窄，所需沖壓力大，容易開裂，同時成形后零件容易回彈，零件尺寸和形狀穩定性變差。因此，傳統的成形方法難以解決高強度鋼板在汽車車身制造中熱成形技術在汽車輕量化中的應用遇到的問題。熱成形做為輕量化新工藝，相對冷成形具有極高的成形性和強度，是目前應用到汽車上最高強度的鋼板。
熱成形技術及應用現狀
01 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。
展開 熱塑性復合材料成型工藝
為解決浸漬問題，熱塑性復合材料通常采用預浸漬的方式，將樹脂與纖維混合，制備成粒料，片材等半成品材料。再根據不同的工藝要求成型。
熱塑性復合材料原料及工藝過程
FRTP的原材料種類與纖維長度形態關系
FRTP粒料的制備方法
?增強粒料的制造要求：
① 玻璃纖維能均勻地分散于樹脂之中。
② 玻璃纖維與樹脂應盡可能包覆或粘結牢固。
③ 制造過程中應盡可能減少對玻璃纖維的機械損傷，盡可能減少對樹脂分子的降解。
?熱塑性增強塑料粒料的分類：
短纖維型（分散型增強粒料）：指玻璃纖維和高分子樹脂通過混煉，在此過程中玻璃纖維被折斷，以長度為O.25～O.5 mm的短玻璃纖維形式，均勻地分散于樹脂中，適宜于柱塞式注射成型機用(當然也可以用于螺桿式注射成型機)。
? 短纖維型增強粒料是為解決高熔融粘度樹脂的長纖維型粒料因纖維在樹脂中分散不好易引起制品性能和外觀不
理想而產生。
? 短纖維型粒料具有較好的成型加工性和表面平滑性，用柱塞式和螺桿式注射成型機均可成型。但纖維在造粒時磨損嚴重、長度短，制品強度不高；由于短纖維型粒料的加工流動性較好，適合于制造壁薄和形狀復雜的制品
短纖維增強熱塑性塑料粒料的制造方法
(1)短切纖維原絲單螺桿擠出法
工藝：將短切GF原絲與樹脂按設計比例加入到單螺桿擠出機中混合、塑化、擠出條料、冷卻后切粒。對于粒料樹脂，要重復2～3次才能均勻。對于粉末狀樹脂，則可一次性擠出造粒。
優點：纖維和樹脂混合均勻，能適應柱塞式注射機生產；
缺點：GF受損傷較嚴重，生產速度較低，勞動條件差，粉末樹脂和GF易飛揚。
纖維在造粒時磨損嚴重，長度短，制品強度不高；加工流動性好，適合于制造薄壁和形狀復雜的制品。
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