熱沖壓成形技術(shù)在汽車(chē)制造業(yè)中的應用前景

  隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展和保有量的增大,油耗和CO2排放量的增加十分迅速,因此汽車(chē)工業(yè)節能減排刻不容緩。汽車(chē)的油耗與汽車(chē)的自重呈線(xiàn)性關(guān)系,以乘用車(chē)為例,汽車(chē)自重每下降10%,油耗和排放下降6%~8%,汽車(chē)輕量化是節能減排的一個(gè)重要手段。汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的另一個(gè)問(wèn)題是安全。為了保證汽車(chē)的安全性,必須應用高碰撞吸能的材料或采用厚度較大的材料,造成車(chē)子質(zhì)量的增大,這雖然可提高安全性,但和油耗法規,節能減排有矛盾。既要輕量化,又要保證車(chē)輛的安全性,一個(gè)有效的手段就是應用高強度鋼和超高強度鋼。但高強度鋼的應用帶來(lái)了成形困難、模具壽命低,回彈大等問(wèn)題,熱沖壓成形是獲得超高強度構件而又能有效減少回彈,能保證模具壽命和合理價(jià)格的一個(gè)有效的工藝技術(shù)。當抗拉強度很高時(shí),沖壓、輥壓等成形技術(shù)均難以使構件成形??估瓘姸却笥?200MPa的超高強度構件,熱沖壓成形幾乎是唯一可行的技術(shù)路徑。正是在這種背景下,熱沖壓成形技術(shù)伴隨汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和各類(lèi)法規的嚴格實(shí)施而在汽車(chē)工業(yè)迅速擴大應用。

  目前熱沖壓成形材料主要用22MnB5。中國汽車(chē)工程研究院和萊蕪鋼鐵公司研發(fā)出成分為碳(C:0.22%~0.25%),錳(Mn:0.8%~1.2%),鉬(Mo:0.10%~0.12%),硼(B≥0.005%)的熱沖壓成形用鋼。該鋼的臨界冷卻速度明顯下降,這有利于該工藝的實(shí)施。該鋼具有良好的抗氧化性,還具有良好的強韌性匹配。上海寶鋼等公司研發(fā)了含鈮的熱沖壓成形鋼,由于Nb可以有效細化晶粒,從而可以有效提高熱沖壓成形件的強韌性,并有利于改善熱沖壓成形鋼的延遲斷裂抗力。

  熱沖壓成形從2000年以后開(kāi)始在中國發(fā)展,但起始時(shí)生產(chǎn)線(xiàn)的裝備多半從國外引進(jìn)。2010年以后,中國的高校如華中科技大學(xué)等開(kāi)始建立自主的熱沖壓成形的試驗線(xiàn)。中國汽車(chē)工程研究院和華中科技大學(xué)在引進(jìn)線(xiàn)中采納了多層箱式爐的加熱方法,采用快速機械手傳遞工件,快速液壓機進(jìn)行熱沖壓,年生產(chǎn)量可達100萬(wàn)沖次以上,目前運行良好??蒲泄ぷ髡呋谧灾餮邪l(fā)成果,新建了一條具有自主知識產(chǎn)權的熱沖壓成形生產(chǎn)線(xiàn),該生產(chǎn)線(xiàn)具有高效節能、柔性智能的特點(diǎn),并首次采用電伺服壓機,動(dòng)作的精度、準確性比液壓機高;所采用的加熱爐為多層箱式爐,其制造工藝水平和結構優(yōu)于國外的先進(jìn)水平。這條生產(chǎn)線(xiàn)具有占地面積小、投資小、性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn),并具有節能減排的優(yōu)點(diǎn),有廣闊的推廣應用前景。

  目前,全世界熱沖壓成形生產(chǎn)線(xiàn)的總數已超過(guò)180條,相比之下中國還有很大差距。隨著(zhù)熱沖壓成形技術(shù)的不斷發(fā)展,國內熱沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的數量必將不斷上升??梢韵胍?jiàn),隨著(zhù)中國汽車(chē)輕量化的發(fā)展,熱沖壓成形生產(chǎn)線(xiàn)在我國將有很大的發(fā)展空間。