熱成形鋼的案例
微合金化處理被廣泛應(yīng)用于熱成形鋼中
近年來，熱成形鋼在汽車白車身中的應(yīng)用逐年增加，為進(jìn)一步改善該鋼的強(qiáng)塑性，微合金化處理被廣泛應(yīng)用于熱成形鋼中。
Nb元素對熱成形鋼的組織性能調(diào)控作用顯著，可以有效細(xì)化原始奧氏體晶粒，形成的納米第二相會(huì)釘扎位錯(cuò)，同時(shí)提高材料的強(qiáng)度與塑性。
LIANGJ等研究了Nb微合金化對商用38MnB5鋼組織性能的影響，發(fā)現(xiàn)添加Nb后，尺寸為20~50 nm的(Nb,Ti)c均勻分布在基體上，原始奧氏體和馬氏體塊尺寸分別減小至15.9 um和0.55 um，抗拉強(qiáng)度維持在1.9 GPa的同時(shí)，總伸長率達(dá)到9.14%。
LINL等研究了不同Nb含量對22MnB5鋼的影響，發(fā)現(xiàn)隨著Nb質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加 (0->0.027%-0.049%) ，原始奧氏體晶粒度與馬氏體板條寬度均更加細(xì)小;當(dāng)Nb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.049%時(shí)，細(xì)化效果最為顯著，原始奧氏體晶粒度與馬氏體板條寬度僅為傳統(tǒng)熱成形鋼的1/3左右。V微合金化也可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)塑性的提升，但V是低溫析出元素，大多數(shù)固溶在基體中。
采用Nb-V復(fù)合添加的方式，利用微合金元素之間的協(xié)同作用更有利于析出碳氮化物，能進(jìn)一步提升熱成形鋼綜合性能。圖1所示為3種試驗(yàn)鋼顯微組織圖像，相較于無微合金元素的30MnB5 鋼30MnB5Nb鋼的原始奧氏體晶粒尺寸變得細(xì)小，Nb-V復(fù)合微合金化對原始奧氏體晶粒度的細(xì)化效果最為顯著。
LIU B等研究了不同Nb、V含量配比對試驗(yàn)鋼顯微組織的影響，發(fā)現(xiàn)Nb元素的添加會(huì)提高殘余奧氏體的含量，而V對殘余奧氏體的影響較小，利用0.035%Nb+0.025%V (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 微合金化后的試驗(yàn)鋼平均晶粒尺寸最小，僅為1.6um左右。此外，中信金屬股份有限公司與中國汽車工程研究院合作開發(fā)的0.04%Nb+0.04%V熱成形鋼已成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化試制并裝車應(yīng)用。
展開 輕量化白車身及多材料連接技術(shù)的發(fā)展
1 國外輕量化車身發(fā)展過程
縱觀國外白車身的發(fā)展趨勢，奧迪公司的白車身發(fā)展趨勢極具代表性，到目前為止，其白車身的發(fā)展過程可分為四個(gè)階段：
第一階段：鋁合金覆蓋件開發(fā)階段
這個(gè)階段主要是為了增加材料強(qiáng)度級別，熱成形鋼逐步用于車身，還有少量鋁合金覆蓋件的應(yīng)用。典型的車型代表為奧迪A3車型（見圖1）。
零部件用材方面，機(jī)蓋、翼子板使用鋁合金材質(zhì)（3.2%），后座椅橫梁、中通道、A柱、B柱、機(jī)艙縱梁后段、前圍下板、后地板橫梁和后地板縱梁等位置采用熱成形鋼（21.7%）。
第二階段：鋁合金外覆蓋件成熟應(yīng)用階段
這一階段，外覆蓋件大量采用鋁合金，鋁合金覆蓋件比重顯著增加，熱成形鋼比重相對減少，典型的車型代表是奧迪A6車型（見圖2）。
零部件用材方面，機(jī)蓋、前后車門、翼子板、行李箱蓋板、頂蓋和前后防撞梁（鋁型材）應(yīng)用鋁合金。鋁合金用量較第一階段增加至18%，中通道、座椅橫梁、A柱和B柱等位置保留熱成形鋼，熱成形鋼的用量比例減少至11.3%。
第三階段：全鋁車身開發(fā)應(yīng)用階段
這個(gè)階段，車身外覆蓋件全部應(yīng)用鋁合金（鋁板材）、鋁型材和鑄鋁開始應(yīng)用到車身結(jié)構(gòu)件，輕量化效果顯著，與此同時(shí)，高強(qiáng)鋼和軟鋼板的用量急劇減少，典型的車型代表是奧迪TT車型（見圖3）。
零部件用材方面，增加了A柱、C柱、側(cè)圍和頂蓋橫梁等位置的鋁合金，鋁合金用量由18%增加到35.8%，中通道、座椅橫梁采用熱成形鋼，軟鋼應(yīng)用量由35.2%下降到5.3%。
第四階段：多材料混合應(yīng)用階段
這一階段以鋁合金為主要車身材料，鋁型材和鑄鋁件大量應(yīng)用到車身結(jié)構(gòu)件。
展開 22MnB5 熱成形門環(huán)試制工藝及缺陷分析
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)，對試制工藝、各類缺陷進(jìn)行分析和整改，并對比前期工藝方案，用以指導(dǎo)非涂層熱成形門環(huán)的批量生產(chǎn)，對于降本和輕量化具有很大的借鑒意義。
近年來，由于安全法規(guī)和環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，以及客戶對于整車安全、舒適性和耐久性的期望也越來越高，越來越多超高強(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，不僅可以增強(qiáng)汽車側(cè)碰性能，還可以有效應(yīng)對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)，對比前期4 個(gè)零件的工藝指標(biāo)，對試制工藝、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 一種新型高強(qiáng)度低溫熱成型鋼
目前熱成形鋼的發(fā)展趨勢主要集中在提高延性上，同時(shí)，新鋼種的設(shè)計(jì)也克服了表面過度氧化，避免了沖壓模具冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜性。這種新型鋼及相應(yīng)的成形技術(shù)被稱為低溫熱成形或熱沖壓技術(shù)，克服了傳統(tǒng)熱成形鋼的缺點(diǎn)。本文研究了不同退火溫度后的微觀結(jié)構(gòu)特性和力學(xué)行為。結(jié)果表明，其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性與退火溫度有很大的關(guān)系。這些結(jié)果表明，當(dāng)罩退退火溫度在570-630℃之間時(shí)，鋼的抗拉強(qiáng)度超過1400MPa，總伸長率為9%。在690℃以上，拉伸強(qiáng)度和總伸長率明顯下降。這些惡化的力學(xué)性能可以歸因于先前的奧氏體粒尺寸和板條馬氏體分?jǐn)?shù)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(dòng)安全性的需求，促使汽車行業(yè)持續(xù)開發(fā)新的材料和制造工藝。熱沖壓是一種結(jié)合了成型和淬火工藝，用以生產(chǎn)超高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)件的創(chuàng)新且有效方法，如汽車A柱、B柱、車頂梁、保險(xiǎn)杠等 [1,2]。在熱沖壓生產(chǎn)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(zhuǎn)移到模具中，成形和淬火同時(shí)進(jìn)行，并最終獲得具有超高抗拉強(qiáng)度的全馬氏體組織構(gòu)件[3,4]。22MnB5（抗拉強(qiáng)度在1300MPa以上）是近幾十年來在熱沖壓生產(chǎn)中最常用的硼鋼。近年來，一種抗拉強(qiáng)度超過1800 MPa的新型熱沖壓鋼被開發(fā)出來，用以取代部分傳統(tǒng)的熱沖壓鋼。
展開 
揭秘：奧迪A8為何放棄全鋁車身而選用高強(qiáng)鋼？
新一代奧迪A8遵循汽車制造領(lǐng)域的最新趨勢，增加先進(jìn)高強(qiáng)鋼的使用。
奧迪A8豪華車型正式放棄全鋁車身，回歸選用鋼鐵材料。計(jì)劃于2018年發(fā)布的新款A(yù)8車型，順應(yīng)當(dāng)下采用先進(jìn)高強(qiáng)鋼的行業(yè)趨勢，40%的車身結(jié)構(gòu)件將使用鋼鐵。這是自奧迪1994年研制A8使用全鋁制白車身后的重大轉(zhuǎn)變。
點(diǎn)擊圖片以查看詳細(xì)的白車身材料組合
輕量化的新款A(yù)8——這一奧迪里程碑式車型上將采用獨(dú)特的材料組合
來源：www.audi.co.uk
熱成形用鋼引領(lǐng)汽車安全
自上世紀(jì)90年代以來，鋼鐵材料發(fā)展迅猛。新款A(yù)8約17%車身結(jié)構(gòu)件將由熱成形用鋼（PHS）制成，安賽樂米塔爾負(fù)責(zé)提供部分材料。熱成形后，鋼鐵屈服強(qiáng)度高達(dá)1500兆帕，且“強(qiáng)度重量比”甚至明顯優(yōu)于“最先進(jìn)”（且昂貴）的鋁。
“未來沒有全鋁制的汽車車身，熱成形用鋼（PHS）將在這一趨勢中扮演其獨(dú)特角色。熱成形用鋼在車身乘員艙材料使用中起核心作用，在車輛發(fā)生碰撞時(shí)保護(hù)駕駛員和乘客的安全。如果比較‘剛度重量比’，熱成形用鋼目前領(lǐng)先于鋁。” 奧迪輕量化設(shè)計(jì)中心首席設(shè)計(jì)師Bernd Mlekusch博士說。
A8車身結(jié)構(gòu)件組成變化
（來源：法蘭克福匯報(bào)，“奧迪：未來汽車將使用更多鋼材”2017年4月11日發(fā)布）
采用先進(jìn)高強(qiáng)鋼成為發(fā)展趨勢
重歸鋼鐵已然成為趨勢，奧迪只是其中一例。鋼鐵市場發(fā)展研究所（SMDI）數(shù)據(jù)顯示，該趨勢發(fā)展勢頭甚至超過許多鋼鐵廠商的預(yù)期。2006年至2015年期間，先進(jìn)高強(qiáng)鋼在車身上的使用量，從平均每輛車36.7公斤（81磅）增加到2015年的124公斤（275磅）。短短十年增加三倍。2012年至2015年期間，先進(jìn)高強(qiáng)鋼使用量每年增加10%左右，遠(yuǎn)高于鋼鐵行業(yè)的預(yù)測，令人驚訝。
展開 【技術(shù)熱點(diǎn)】“該是關(guān)注千兆帕高強(qiáng)鋼冷沖壓的時(shí)候了！”
這些都展示了冷成形工藝（包括冷沖壓和輥壓成形）正在為汽車制造商在超高強(qiáng)度鋼方面提供具有成本效益和能源效率的另一個(gè)可行方案以替代熱沖壓。
電動(dòng)汽車和五星安全碰撞性能推動(dòng)采用強(qiáng)度更高的鋼材
為獲得高強(qiáng)度、輕量化車身結(jié)構(gòu)以滿足五星安全碰撞性能的目標(biāo)，汽車制造商們計(jì)劃進(jìn)一步提高其對先進(jìn)高強(qiáng)鋼/超高強(qiáng)度鋼的使用。特別是電動(dòng)汽車，需要以新的方式使用更高強(qiáng)度的材料，尤其是用于承載和保護(hù)其重形電池包。
多年來，1.5GPa鋼已經(jīng)采用輥壓成形工藝，為汽車白車身制造相對簡單的型材。如今，冷沖壓技術(shù)的系統(tǒng)性進(jìn)步為白車身設(shè)計(jì)師和制造工程師提供了機(jī)會(huì)，可以為中等復(fù)雜輪廓零件沖壓1.5GP鋼，而不只依賴熱沖壓工藝。
冷成形千兆帕鋼的優(yōu)勢
冷成形的優(yōu)點(diǎn)：
1.成本可減少28%。由于熱沖壓的運(yùn)營成本明顯更高，冷成形工藝比熱成形的成本要低得多。
2.與熱沖壓相比，能耗大大降低，從而降低了能源成本和CO2排放量。
3.相較于熱成形鋼（PHS），馬氏體鋼具有更廣的機(jī)械性能范圍。
4.冷成形馬氏體鋼零件的最終表面質(zhì)量優(yōu)于熱沖壓零件。
5.冷沖壓零件無需額外清潔（噴丸處理）。
6.冷沖壓零件可以進(jìn)行機(jī)械性模具沖孔和切邊，而熱成形零件需要更貴的激光切割加工，以避免氫脆。
7.馬氏體鋼鍍鋅層可提供陰極防腐保護(hù)。
8.由于馬氏體鋼的碳當(dāng)量（Ceq值或 C.E.值）較低，因而具有比熱成形鋼PHS更好的焊接性能。
冷成形工藝注意事項(xiàng)
1.冷成形工藝不能加工高度復(fù)雜的形狀。
必須對回彈及補(bǔ)償進(jìn)行準(zhǔn)備，日本和其他國家已證明可以做到這一點(diǎn)：請參見下一節(jié)以及下面的"回彈補(bǔ)償"。
展開 汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼成形技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
先進(jìn)高強(qiáng)鋼在強(qiáng)度和成形性方面展示了良好的應(yīng)用前景，但是在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，不僅要采用高強(qiáng)度和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，同時(shí)為保證汽車的防腐蝕性能，還應(yīng)該加大鍍層板的研究和產(chǎn)業(yè)化，并提高鍍層板的品種和質(zhì)量來提高先進(jìn)高強(qiáng)鋼材料的抗腐蝕性。
⑶ 研究先進(jìn)高強(qiáng)鋼的熱沖壓成形防止回彈技術(shù)。材料特性決定了其成形工藝，材料的強(qiáng)度越高，成形后零件的回彈越大，防止這種成形缺陷的技術(shù)難度越大，先進(jìn)的成形方法尤其是防回彈技術(shù)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(fā)。為了有效提高模具熱傳導(dǎo)和抗拉毛特性，增加模具的使用壽命，提高生產(chǎn)節(jié)拍，亟需研究出高導(dǎo)熱、高耐磨、高韌性的熱沖壓模具鋼材料。
⑸ 先進(jìn)高強(qiáng)鋼熱沖壓成形的模具設(shè)計(jì)技術(shù)。在沖壓過程中要使升溫、保溫與降溫過程模具內(nèi)溫度盡量均勻，防止熱應(yīng)力過高而引起模具的損壞；同時(shí)要研究熱成形模具模內(nèi)淬火分析和疲勞壽命預(yù)測分析技術(shù)，另外沖壓設(shè)備的選擇匹配也是模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
⑹ 先進(jìn)高強(qiáng)鋼熱沖壓成形計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究。需要解決的關(guān)鍵問題是將先進(jìn)高強(qiáng)鋼準(zhǔn)確的材料本構(gòu)模型嵌入到數(shù)值模擬軟件中，進(jìn)而進(jìn)一步研究高強(qiáng)鋼的熱成形有限元數(shù)值模擬建模技術(shù)。
——節(jié)選自《鍛造與沖壓》2018年第8期
展開 汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼成形技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
先進(jìn)高強(qiáng)鋼在強(qiáng)度和成形性方面展示了良好的應(yīng)用前景，但是在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，不僅要采用高強(qiáng)度和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，同時(shí)為保證汽車的防腐蝕性能，還應(yīng)該加大鍍層板的研究和產(chǎn)業(yè)化，并提高鍍層板的品種和質(zhì)量來提高先進(jìn)高強(qiáng)鋼材料的抗腐蝕性。
⑶ 研究先進(jìn)高強(qiáng)鋼的熱沖壓成形防止回彈技術(shù)。材料特性決定了其成形工藝，材料的強(qiáng)度越高，成形后零件的回彈越大，防止這種成形缺陷的技術(shù)難度越大，先進(jìn)的成形方法尤其是防回彈技術(shù)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(fā)。為了有效提高模具熱傳導(dǎo)和抗拉毛特性，增加模具的使用壽命，提高生產(chǎn)節(jié)拍，亟需研究出高導(dǎo)熱、高耐磨、高韌性的熱沖壓模具鋼材料。
⑸ 先進(jìn)高強(qiáng)鋼熱沖壓成形的模具設(shè)計(jì)技術(shù)。在沖壓過程中要使升溫、保溫與降溫過程模具內(nèi)溫度盡量均勻，防止熱應(yīng)力過高而引起模具的損壞；同時(shí)要研究熱成形模具模內(nèi)淬火分析和疲勞壽命預(yù)測分析技術(shù)，另外沖壓設(shè)備的選擇匹配也是模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
⑹ 先進(jìn)高強(qiáng)鋼熱沖壓成形計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究。需要解決的關(guān)鍵問題是將先進(jìn)高強(qiáng)鋼準(zhǔn)確的材料本構(gòu)模型嵌入到數(shù)值模擬軟件中，進(jìn)而進(jìn)一步研究高強(qiáng)鋼的熱成形有限元數(shù)值模擬建模技術(shù)。
展開 全鋁車身的材料、結(jié)構(gòu)、連接工藝對比解析
下圖，為以上5款車型材的尺寸及重量和鋁合金比例的參數(shù)表
01
材 料
1、愛馳U5
愛馳U5下鋁上鋼是其設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)，其中愛馳U5全車共采用了21個(gè)熱成形零件。
A柱、B柱以及車頂縱梁均采用了1500MPa熱成形鋼，車門防撞梁更是創(chuàng)新地采用了2000MPa熱成形鋼，（熱成型鋼采用硼鋼）
愛馳U5材料分布圖
2、凱迪拉克CT6
在AB柱骨架、車門防撞梁、車身地板縱梁等部位都采用了高強(qiáng)鋼來提升車身強(qiáng)度，在防撞梁、前縱梁、前輪罩、后輪罩、車身橫梁等都采用了鋁合金材料來達(dá)到減重，CT6機(jī)艙基本由鋁合金組成，縱梁及前防撞梁都是鋁合金材質(zhì)。
3、捷豹路虎XFL
捷豹路虎在全新捷豹XFL車身上共使用了多達(dá)五種不同型號的鋁合金材質(zhì)，如AC170、AC300、AC600、RC5754和5182。
其中，RC5754高強(qiáng)度鋁合金，由諾貝利斯為捷豹路虎專屬定制，不僅是可回收材料，更在強(qiáng)度、耐腐蝕性、連接性及成型性等方面表現(xiàn)出眾，應(yīng)用于加強(qiáng)件；
XFL材料分布圖
4、蔚來ES8
除了全鋁車身經(jīng)常使用的5系6系鋁合金，還使用軍工級7系鋁合金（應(yīng)用材料為7003-T6，抗拉強(qiáng)度350，屈服強(qiáng)度290）局部少量使用了一些鋼板。
5、Model S
Model S全車使用的鋁重量為410磅（190公斤）。
展開 第七屆高強(qiáng)鋼暨熱沖壓成形國際會(huì)議（ICHSU 2024）通知
2023年11月29日/熱成形產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟快訊--第七屆高強(qiáng)鋼暨熱沖壓成形國際會(huì)議（ICHSU 2024） 將在秉承前六屆會(huì)議關(guān)注熱沖壓成形新材料、新技術(shù)、新裝備的基礎(chǔ)上，聚焦節(jié)能減碳的科學(xué)路徑，高性能板料成形、多材料成形和數(shù)字化無損檢測等方向，就高性能熱沖壓材料與工藝、先進(jìn)高強(qiáng)鋼的冷沖壓成形技術(shù)、多材料成形的技術(shù)與應(yīng)用、多部件集成熱沖壓、激光加工、沖壓仿真應(yīng)用技術(shù)、新型鍍層與工藝、沖壓成形技術(shù)在商用車輕量化發(fā)展領(lǐng)域的解決方案等業(yè)界廣泛關(guān)注的話題進(jìn)行分享交流。
會(huì)議將特邀從事高性能金屬板料熱沖壓技術(shù)研究與應(yīng)用的專家做特邀報(bào)告外，還將邀請汽車行業(yè)專家、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專家和數(shù)字化裝備的專家做行業(yè)特邀報(bào)告。歡迎海內(nèi)外從事、關(guān)心熱成形產(chǎn)業(yè)的各界人士報(bào)名與會(huì)！大會(huì)邀請函請致電組委會(huì)索取。
展品范圍：
熱成形應(yīng)用產(chǎn)品、熱成形系統(tǒng)集成生產(chǎn)線、加熱設(shè)備、輸送設(shè)備、激光設(shè)備、沖壓設(shè)備、機(jī)器人設(shè)備、模具設(shè)備等；自動(dòng)化、信息化，包括 3D 仿真軟件、機(jī)器人系統(tǒng)集成、傳感器、視覺系統(tǒng)等；高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)鋁、涂層材料、工模具鋼材料等。
上屆回顧：
2023年7月18日-20日，第三屆熱成形產(chǎn)業(yè)大會(huì)在武漢聯(lián)投麗笙酒店順利召開。本屆熱成形產(chǎn)業(yè)大會(huì)由熱成形產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國金屬學(xué)會(huì)、湖北省模具工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合主辦；上海產(chǎn)業(yè)創(chuàng)意設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)、上海汽車工程學(xué)會(huì)、中國汽車工程研究院股份有限公司、通快（中國）有限公司、廣東海高激光智能裝備有限公司、上海良時(shí)智能科技股份有限公司、凌云吉恩斯科技有限公司協(xié)辦；上海盟杉科技技術(shù)發(fā)展有限公司承辦；湖北眾悅匯集團(tuán)支持。
大會(huì)為期兩天，累計(jì)演講報(bào)告29場，展示企業(yè)41家，參會(huì)嘉賓410余名。
展開 熱沖壓成形模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
熱沖壓成形鋼的抗拉強(qiáng)度級別有500、1000、1500、1800、2000MPa等。
表1 熱沖壓成形鋼常見成分體系
表2 22MnB5典型化學(xué)成分（Wt.%）
圖1熱沖壓成形鋼22MnB5的CCT曲線
熱沖壓成形是將沖壓技術(shù)和熱處理技術(shù)相結(jié)合的板材成形技術(shù)，是熱沖壓成形鋼板在熱、力、相變耦合下的復(fù)雜成形過程，圖2為熱沖壓過程中熱傳遞、力學(xué)、相變相互作用圖，熱沖壓成形過程，正是這樣一個(gè)板料內(nèi)部溫度場、應(yīng)力場、相變同時(shí)共存，相互作用的變化過程，對板料在成形過程中的流動(dòng)、變形等造成影響。如高溫下的變形量會(huì)對奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響，在800℃下變形10％～30％的變形過程使得C曲線左移，并使臨界冷卻速率提高至50℃/s，（如圖3所示）。圖4所示為馬氏體相變開始溫度（MS）與應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)應(yīng)力從100MPa達(dá)到400MPa時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度從380℃提高到560℃。同時(shí)，熱沖壓成形過程中不同溫度下鋼板的成形極限、流動(dòng)應(yīng)力本構(gòu)模型、鋼板與模具間摩擦系數(shù)差別很大。因此，熱沖壓成形后性能、尺寸除與熱成形鋼板有關(guān)外，還與熱沖壓生產(chǎn)線、模具、熱沖壓工藝等因素相關(guān)。
展開 
熱成形技術(shù)在汽車輕量化中的應(yīng)用
以其中某個(gè)車型為例，應(yīng)用熱成形技術(shù)的零件共計(jì)10個(gè)，總質(zhì)量超過25kg，如表1所示清單及產(chǎn)品件圖示。
3.熱成形與輕量化
熱成形鋼利用其超高強(qiáng)度，可以減少零部件數(shù)量、減薄鈑金厚度來滿足同等的白車身性能需求，從而達(dá)到白車身輕量化的目的。根據(jù)研究，熱成形板相對傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼的輕量化率為20%～30%。
分析JAC車型典型熱成形應(yīng)用，以某車型B柱加強(qiáng)板為例，通過冷沖壓成形、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柱熱成形板設(shè)計(jì)
1.斷面設(shè)計(jì)
B柱是車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，在高速碰撞過程中以最小的變形來保護(hù)乘員的安全。B柱斷面是決定其剛度的最關(guān)鍵因素。
以下是三種方案簡單描述（見表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1）、B柱補(bǔ)強(qiáng)板（件號2、3、4、5）、B柱內(nèi)板（件號4）等件。
展開 基于dynaform和lsdyna進(jìn)行熱力-相變耦合分析（二）
其中熱力耦合采用的是mat106號材料，分析中板料和模具均采用殼單元，只能看個(gè)大概趨勢，溫度場模擬的不準(zhǔn)，且沒有考慮相變；
熱力-相變耦合模擬采用的是熱成形鋼，第一次做的時(shí)候采用的也是殼單元，模擬同樣出現(xiàn)問題；遂采用實(shí)體單元，進(jìn)行熱壓模擬。考慮了模具的傳熱作用，溫度場和組織場計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確了。
總結(jié)：在進(jìn)行熱力耦合或者熱力-相變耦合計(jì)算時(shí)，最好采用實(shí)體單元。用殼單元計(jì)算，只能做個(gè)初步的預(yù)測，比如一些參數(shù)的設(shè)置。由于沒有，考慮模具的導(dǎo)熱，存在一定偏差；在采用實(shí)體單元時(shí)，需要注意接觸導(dǎo)熱參數(shù)的設(shè)定以及板坯初始溫度的設(shè)定，最好采用K單位制。要注意時(shí)間步長的控制，時(shí)間步長如果太小，計(jì)算時(shí)間會(huì)很長，難以接受。建議計(jì)算力時(shí)間步長在xxE-05級，熱時(shí)間步長在xxE-03級。根據(jù)模型的復(fù)雜程度，可適當(dāng)增加xx的大小。反復(fù)參考lsdyna關(guān)鍵字手冊，對常用的材料模型、時(shí)間步控制、接觸控制等關(guān)鍵字，做到了如指掌。
馬氏體.jpg
[url=]
貝氏體.jpg
[url=]
珠光體.jpg
[url=]
鐵素體.jpg
[url=]
奧氏體.jpg
[url=]
溫度分布.jpg
[url=]
展開 沖壓熱成型在汽車部件的應(yīng)用
結(jié)束語
熱成形鋼利用其超高強(qiáng)度，可以減少零部件數(shù)量、減薄鈑金厚度來滿足同等的白車身性能需求，從而達(dá)到白車身輕量化的目的。本文通過左右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。
來源：精沖世界
什么是熱沖壓成形技術(shù)
應(yīng)用高傳導(dǎo)系數(shù)的模具鋼能加速冷卻過程，或者采用更為有效的冷卻系統(tǒng)，可以提高零件的冷卻速度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。
