热冲压生产线调研
22MnB5超高强度热冲压成形钢的开发及应用

22MnB5超高强度热冲压成形钢的开发及应用
王欢龙;岳重祥;张志建;周洪宝
【期刊名称】《塑性工程学报》
【年(卷),期】2024(31)1
【摘要】通过成分设计、轧制、退火及热冲压成形过程关键工艺参数的调控,研究分析了冷轧压下率、退火温度及热冲压成形冷却速度对22MnB5超高强度热冲压
成形钢(22MnB5钢)微观组织及力学性能的影响。
结果表明,22MnB5钢的冷轧压
下率控制在50%~60%范围时可实现酸连轧的稳定轧制,退火温度控制在780~820℃范围时退火态22MnB5钢的金相组织为均匀细小的铁素体和珠光体,且性能均匀稳定。
热冲压成形淬火在冷却速度不低于30℃·s^(-1)时可获得板条尺寸均匀的全马氏体组织。
本产品通过了热冲压成形生产线的工业试用,结果表明:热冲压成形后
22MnB5钢的屈服强度为1030~1113 MPa、抗拉强度为1480~1520 MPa、伸
长率在8.0%以上、硬度HV10不低于500、表面总脱碳层深度均在35μm以下,
热冲压成形后零件的尺寸精度、外观均满足客户需求。
【总页数】9页(P195-203)
【作者】王欢龙;岳重祥;张志建;周洪宝
【作者单位】江苏省(沙钢)钢铁研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG142
【相关文献】
1.22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验
2.22MnB5超高强度钢热冲压成形优化设计
3.22MnB5超高强度钢冷冲压成形的数值模拟
4.22MnB5超高强度钢防撞梁的冷冲压成形数值模拟
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普热斯勒先进高强度钢热冲压生产线及模具

生产信息智能管理系统
基于执行管理与生产制造管理技术,实现热成形零件生产信息自动化采集 管理与实时处理管理系统,以及物料/热成形件自动化转运信息管理系统。
创新 信念 品质 专注 合作 激情 承诺 纪律 诚实
智能中央控制、智能信息管理系统。 n 绿色:伺服+可控气氛炉+能源信息管理,总运行能耗
400千瓦时/吨; n 成本:与进口线比,至少降低50%
创新 信念 品质 专注 合作 激情 承诺 纪律 诚实
苏州普热斯勒先进成型技术有限公司
Suzhou Pressler Advanced Forming Technologies Co.;LTD
公司主要业务
创新 信念 品质 专注 合作 激情 承诺 纪律 诚实
苏州普热斯勒先进成型技术有限公司
Suzhou Pressler Advanced Forming Technologies Co.;LTD
多层辊底式生产线指标
n 产能:节拍3-4冲次/分,单线100万冲次/年, n 可靠:2000多小时运行无故障,不良品率不大于0.3% n 智能:伺服控制压机、多层箱式炉等智能设备,自动上下料、
上模流量
5.20 m3/h
下模流量
6.25 m3/h
产品厚度
1.2 mm
通过合适的水路设计,产
品评价冷却速率可达50 60℃/s,产品保压10s后均温 在140 ℃ 。
苏州普热斯勒先进成型技术有限公司
Suzhou Pressler Advanced Forming Technologies Co.;LTD
普热斯勒热成形生产线客户的认可度
国内外高强度汽车板热冲压技术研究现状

态下冲压,也降低了回弹的程度,基本没什么回弹。
相对冷冲压而言,热冲压也有不足之处。由于需要
加热炉对钢板进行前处理, 增加了加热设备及其能耗 这一大环节。 生产过程中由于需要加 热和保压 (淬火), 从而增加了生产时间,生产效率也因此降低。
此外,由于热冲压成熟的技术设备,特别是热冲压 压机、模具、激光切割机以及全套设备的自动控制系统 基本由国外公司掌控,技术封锁严密,现阶段设备投资 大,一般的小型汽车厂难以承受。
技术与装备纵横
□康 斌
国内外高强度汽车板
热冲压技术研究现状
为适应汽车轻量化、降低燃油消耗、减少污染物排 放和提高汽车碰撞安全性的要求, 汽车用高强度钢板 的使用比重越来越大,如高强度双相钢、TRIP 钢等。 高 强度汽车板、 尤其是超高强度汽车板在常温下的变形 范围很窄。 当前各大汽车厂生产车身及部件主要采用 冷冲压法,采用此法冲压高强度汽车板时,冲压过程中 需要的冲压力大且容易开裂,产生过量回弹。尤其是针 对 超 高 强 度 钢 板 ( 抗 拉 强 度 ≥550MPa), 冲 压 时 这 两 项 缺陷尤为突出。热冲压技术可以解决这两个问题,同时 可以使冲压后的成品抗拉强度得到大幅度提高。
在热冲压工艺技术细节完善层面, 可以应用计算 机辅助技术, 仿真模拟热冲压试验研究过程中钢板的 成形和淬火过程,将各项工艺环节进行优化。
目前对热冲压工艺的自动控制研究还基本没有, 因而需要加强研究和消化, 以免在工艺的生产控制方 面受制于人。 同时强化操作人员培训,提高生产水平。
(作者单位:武钢研究院)
高强度汽车板热冲压技术主要用于生产轿车车身 结构中对强度要求高的部件,如:门内侧梁、柱,底板中 央通道、车身纵梁和横梁、门槛、保险杠等安全防撞件。 这些部件的强度级别直接关系轿车的安全性能, 尤其 是国家提高了对汽车防撞级别的要求, 这些部件的强 度级别更是关系到整车的安全星级。
浅谈车身零件热冲压技术的应用_赵秀侠

变强化,强度可提高 3 倍以上,高达 1,500~2,000MPa, 可制备出超高强度车身冲压件。
以下为其工艺过程: (1)落料:是热冲压成形中的第一道工序,把板材 冲压出所需外轮廓坯料,如图 1 所示。
2 热冲压技术原理
汽车钢板热冲压是最近 30 多年发展、应用起来的 一种新技术,它通过将一种抗拉强度在 400~600MPa 之间的一种含有硼元素的特殊高强钢加热到奥氏体 温度范围并均匀化,然后快速冲压。冲压结束以后实 行保压,在保压阶段通过模具实现淬火并达到所需冷 却速度,其微观组织由奥氏体转变成马氏体,发生相
精度;能耗相对较大(需要大功率加热炉)。 (2)模具复杂。设计、加工难度大,制造和调试周
期长,模具及其配套工装价格高,维护成本大,单件价 格相对较高。
(3)工作环境相对较差。非镀层钢板热冲压会产 生氧化皮,对外部气候环境有一定敏感性,特别是样 件制作过程。
(4)热冲压生产线的投资较大。
5 热冲压成形件的优劣势 5.1 优势
参考文献
[1] 苑雪雪,叶明礼,尹诗崭. 浅谈热冲压成型技术[J]. 模具制 造,2016,(06)
[2] 高云凯,高大威,余海燕等. 汽车用高强度钢热成型技术[J]. 汽车技术,2010,(8):57~58
作者简介:赵秀侠,女,1984 年生,高级冲压工 艺师。
(收稿日期:2016-12-20)
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件形成均匀的马氏体组织,获得良好的尺寸精度和机
械性能,如图 3 所示。
图 4 后续处理
3 热冲压成形件的结构特点
热成形件特殊的工艺性,对于其结构特征提出了 以下几点:
(1)零件外形特征上无翻边结构。 (2)零件外形特征上无需加强筋。 (3)热成形零件的厚度可以减薄。 (4)满足成形性要求。 在汽车领域,热冲压典形制件有 A 柱、B 柱、C 柱, 前后保险杆,中通道,前围下挡板,车顶加强梁及车门 防撞梁(杆)等,如图 5 所示。
热冲压产业发展趋势

热冲压产业发展趋势热冲压是一种在高温下对金属材料进行变形的工艺,是金属加工行业中常用的一种方法。
随着工业技术和市场需求的发展,热冲压产业也逐渐壮大起来,并呈现出许多新的发展趋势。
本文将从技术、市场和政策等方面,探讨热冲压产业未来的发展趋势。
一、技术发展趋势1. 高速化:随着生产效率的提高和金属材料的需求增长,热冲压机的速度将越来越快。
研发高速热冲压机将成为产业发展的重点。
高速热冲压机具有生产效率高、成本低、品质稳定等优势,能够满足市场对大批量、高品质产品的需求。
2. 自动化:热冲压机的自动化程度将越来越高。
随着机器人技术的发展,热冲压机可以实现自动送料、自动冲压和自动卸载,大大提高了生产效率和生产品质。
自动化热冲压生产线的应用将越来越广泛。
3. 多工位:多工位热冲压机具有一次加工多个工序的能力,能够同时完成多个产品的加工,提高了生产效率和产能。
在家电、汽车等领域,多工位热冲压机将成为主流。
4. 智能化:热冲压机将越来越智能化。
通过传感器和控制系统,可以实现对热冲压过程的实时监测和控制,提高了生产品质和稳定性。
智能化热冲压机的应用将进一步推动产业的发展。
二、市场发展趋势1. 产业转型升级:目前,热冲压产业主要集中在汽车、家电和电子等领域,但随着新兴产业的兴起,如新能源汽车、智能手机和物联网等,热冲压产业将迎来新的市场机遇。
热冲压机企业需要加大研发投入,开发适应新需求的产品和技术,实现产业转型升级。
2. 个性定制化:随着消费者需求的多样化,热冲压产品将越来越向个性化和定制化的方向发展。
热冲压机企业需要进行产品组合优化,提供灵活的生产方案,满足不同用户的需求。
3. 国际化竞争:热冲压机产业将面临来自国内外企业的激烈竞争。
国内热冲压机企业需要加大技术研发和市场开拓力度,提高产品品质和竞争力。
同时,还应积极拓展海外市场,实现国际化发展。
4. 环保可持续发展:环保问题在全球范围内受到越来越多的关注,热冲压机企业需要积极应对环保要求,研发和采用更环保的工艺和材料,降低对环境的影响,实现可持续发展。
汽车冲压车间实习报告

为了更好地了解汽车冲压工艺,提高自己的专业技能,我于今年暑假期间在XX汽车制造有限公司的冲压车间进行了为期一个月的实习。
此次实习让我对汽车冲压工艺有了更为深入的了解,也让我认识到理论与实践相结合的重要性。
二、实习单位及环境XX汽车制造有限公司是一家集汽车研发、生产、销售为一体的大型企业,拥有先进的汽车生产线和完善的配套设施。
此次实习的冲压车间是该公司的核心部门之一,主要负责汽车车身零件的冲压加工。
车间内设有多条生产线,包括冷冲压、热冲压、激光切割、焊接等设备,共计约100台。
车间环境整洁,设备齐全,为实习提供了良好的条件。
三、实习内容1. 学习冲压工艺知识在实习期间,我首先学习了冲压工艺的基本知识,包括冲压设备、模具、材料、工艺流程等。
通过阅读相关书籍、资料,我了解了冲压工艺的基本原理和操作方法。
2. 参观生产线在实习过程中,我有幸参观了冲压车间的多条生产线,了解了不同设备的操作流程和特点。
例如,冷冲压生产线主要使用冷冲压机进行板材的成形加工;热冲压生产线则采用高温加热的方式,使板材具有良好的塑性和成形性能。
3. 学习模具设计在实习期间,我学习了模具设计的基本知识,包括模具结构、工作原理、设计方法等。
通过参观车间内的模具库,我了解了不同类型模具的用途和特点。
4. 实际操作在实习后期,我在师傅的指导下,亲自参与了部分冲压操作。
例如,使用冷冲压机进行板材的成形加工,以及使用激光切割机进行板材的切割加工。
5. 参与项目在实习期间,我参与了公司一项新产品的冲压工艺优化项目。
在师傅的指导下,我负责了部分工艺参数的调整和优化工作,为项目的顺利完成做出了贡献。
1. 提高了专业技能通过此次实习,我对汽车冲压工艺有了更为深入的了解,掌握了冲压设备、模具、材料、工艺流程等方面的知识,提高了自己的专业技能。
2. 培养了团队协作精神在实习过程中,我学会了与同事沟通、协作,共同完成工作任务。
这使我认识到团队协作的重要性,为今后的工作打下了基础。
汽车车身热冲压件的热力学分析

汽车车身热冲压件的热力学分析摘要:在汽车轻量化的大势所趋的大背景下,热冲压成型作为一种行之有效的成型工艺被越来越广泛的应用。
本文通过对对车身冲压件建立热力学模型,直观的分析了热冲压的各个成型阶段,使得在生产实践过程工艺控制更加成熟。
随着汽车行业对节能安全、环保降耗的需求越来越高,热冲压件在汽车车身上将得到广泛的应用。
关键词:热冲压;汽车车身;热力学模型;Abstract: The general trend in the automotive lightweight backdrop, hot stamping molding as an effective molding process is more widely used. Based on the establishment of the body stampings thermodynamic model, intuitive analysis of the various hot stamping molding stage, making the process control in the production process of practice more mature. With the automotive industry on energy security, environmental protection and reducing consumption demand increasingly high, hot stamping automotive body will be widely used.Key word:Hot stamping;Auto Body;Thermodynamic mode;1引言节约能源,全球变暖及减少气体排放已成为一个主要的技术经济问题。
在不同研究领域中,这是一个令人无法忽视的现象。
热冲压生产线调研

热冲压生产线调研热冲压项目专题汇报一、热冲压市场需求随着汽车轻量化和安全标准要求的逐年提高,超高强度钢板的使用比例逐渐提高。
根据2014年国际车身协会的数据,抗拉强度在440MPa-1470MPa级别的高强钢占国际知名汽车白车身的比例达到68%。
目前对于980MPa级别及以下的冷轧高强钢,目前欧洲车系采用冷冲压或辊压工艺制备汽车零件,日韩车系可冷成形1180MPa级别的零件;由于冷冲压时存在易开裂、回弹严重、难以成形复杂零件、模具损耗严重等问题,因此对于1200MPa级别以上的超高强度钢板,目前多采用热冲压技术进行超高强度零件的制备,热冲压技术利用钢板在高温下塑性增加、成形抗力下降的特点,将初始强度600MPa左右的板料高温加热,随后在具有冷却系统的模具内快速冲压成形和淬火冷却,可获得1500MPa的超高强度零件。
目前热成形钢产品主要有无镀层(裸板)、Al-Si镀层、锌基镀层等。
无镀层产品存在高温加热时氧化、脱碳,零件需抛丸处理且耐蚀性能差等问题;锌基镀层产品存在采用一步法成形时高温液态锌浸入奥氏体晶界引起脆断、镀层裂纹等问题而未获得突破,目前一般采用两步法成形工艺,成本高;Al-Si镀层热成形钢具有耐高温氧化、防脱碳,零件无需抛丸处理,并具有一定的耐腐蚀性能,目前大量应用于热成形零件的制备。
如图1所示,目前热成形钢主要用于制造汽车白车身的前/后保险杠、A/B/C柱加强板、中通道、车门防撞杆、门槛加强板、车顶侧梁及横向支撑梁等重要的结构件。
图1 热成形零件典型应用示意图图2 热成形零件在白车身应用的重量比例根据欧洲白车身会议及热成形国际会议的资料分析,如上图2所示:2014年热成形零件占白车身重量的比例在欧洲主流车型约占10%,北美车型约占6%,国内自主品牌约占1%。
据汽车主机厂新车型开发及全球热成形零件供应商数据预测:2018年欧洲车型中热成形零件占白车身重量将达到23%,北美车型达到15%,国内自主品牌达到5%。
热冲压成形技术及发展前景

热冲压成形技术及发展前景王辉;葛锐;周少云;陈寅;潘利波【摘要】Based on the characteristics of thermal forming technology and current development both at home and abroad ,the paper gives a description of thermal forming technology development of steel plant , die arrangement design ,key equipment of process ,and machine parts design and analyzes the prospects in the future .%世界汽车工业汽车轻量化技术的可持续发展带动了热成形技术的快速发展,并成为汽车制造领域的热门技术。
围绕热成形技术的特点对热冲压成形技术国内外现状进行了介绍,重点从热成形钢板开发、热成形模具设计技术、热成形工艺关键装备技术、以及热成形零件设计技术等方面详细探讨了热成形技术的技术发展,并对热成形技术的未来前景进行了分析与展望。
【期刊名称】《武汉工程职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P52-55)【关键词】热成形;轻量化;超高强钢;汽车板【作者】王辉;葛锐;周少云;陈寅;潘利波【作者单位】武汉钢铁集团公司研究院湖北武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院湖北武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院湖北武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院湖北武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院湖北武汉430080【正文语种】中文【中图分类】TG3860 引言随着能源危机和环境问题的日益加剧,汽车轻量化已经成为世界汽车工业可持续发展的必然道路。
车身高强化,既可以减轻车身重量,又能提高安全性,是同时实现车身轻量化和提高碰撞安全性的最好途径。
国内外冲压工艺现状分析

国内外冲压工艺现状分析作者:李润泉来源:《无线音乐·教育前沿》2015年第04期中图分类号:U463.82 文献标识码:A 文章编号:1672-8882(2015)04-121-01一、国外研究现状高强度钢板热冲压成形技术己经成为汽车车身制造技术中的焦点,受到了越来越多的关注。
国外众多汽车生产公司和科研人员都对热冲压钢板的基本力学、热学性能以及热冲压成形工艺优化和应用进行了相关研究。
Akerstrom P和Oldenburg 通过实验研究了热冲压钢板的高温膨胀效应,并且通过有限元仿真研宄了高温钢板的冷却过程。
得到了 22MnB5钢板热力学和力学性能等基础数据,考察了该材料的硬度分布、厚度分布,获得了板料在热冲压过程中受到的成形力。
結果表明,高强度钢板在热冲压成形的过程中,板料的流变应力受到应变速率的影响,而且应变速率对流变应力的影响随着成形温度的变化而变化。
Merkleinl M和Lechler J等人丨对热冲压成形进行了基础研究,利j|.j GleeblelSOO热模拟实验机对板料进行等温拉伸实验,获得了时间和温度对22MnB5流变特性的影响规律。
结果表明,应变速率对材料流变应力冇重要影响,材料流变应力随着应变速率的增加而增加;材料奥氏体状态下的流变特性不受乳制方向的影响;温度对材料流变应力有较大影响,材料的流变应力和加工硬化随着温度的升高而显著减小。
Mori K和Akita K等人使用计算机数控伺服压机控制条件,研究了超高强度钢板弯曲的回弹性能。
测试了材料、最终减薄量、成形速度和在底部死点保压时间对V形弯曲回弹量的影响。
超高强度钢板V形弯曲的回弹量比低碳钢大很多,最终减薄使回弹量降低,成形速度和保压时间的影响很小。
Yanagimoto J和Oyamada 等人研宄了高强度钢板等温和非等温弯曲,得到了加热温度对V 形、U形和帽形件回弹的影响规律,并给出了高强度钢板热成形的回弹机理。
Naderi M和Mori K等人研宄了热冲压钢板加热温度和保温时间对氧化皮产生的影响,防氧化涂层可以显著减少氧化。
冲压自动化及机器人冲压自动化生产线系统研究

冲压自动化及机器人冲压自动化生产线系统研究摘要:随着我国经济的不断发展,在工业生产中已逐渐使用关节较多、自由度较大的机械设备进行生产。
冲压自动化生产线中工业机器人的应用与传统人工操作相比具有非常显著的优势,首先,能够有效替换冲压操作中的传统人工操作,节约人工成本的目。
其次,工业机器人在冲压自动化生产线中的应用能够充分展现出其灵活性的操作优势,可进一步提升工业生产的安全性。
最后,工业机器人具有可编程特性,可通过对其程序的调整确保其在实际生产线工作运行中进行合理化思考和调整,保证工业生产产品质量。
另外,工业机器人在冲压自动化生产线中的应用在生产前将运转程序设定好,通过自动化系统进行预定控制,能够有效解决生产中危险操作问题。
关键字:冲压自动化;机器人冲压自动化生产线;措施1工业机器人的综合概述1.1工业机器人所涉及的基本内容工业机器人在实际使用过程中主要包含的结构系统有控制系统、主体工作结构、驱动系统。
其中主体工作结构主要为工业机器人的执行部件,借助于该结构可实现机器人的多维多自由度运转,现今大多数机器人自由度数值介于一到三之间。
自由度越高,机器人可实现的加工功能也就越多。
驱动体系主要包含了工业进行自由加工的基本动力系统和结构、有效传动系统和结构,通过该系统可确保工业机器人可长时间处于正常运转状态。
控制系统属于工业机器人的核心部分,该部分是机械工程师长期设计而得到的结构,基本操作功能要通过提前编辑好的程序来实现,在具体生产中需要人工输入指令即可完成相应工业生产命令。
工业机器人在冲压自动化生产线中应用具有特定的优点,机器人可借助于端拾器来实现多轨道动作的调整,使得工业生产线具有高度的柔化性能。
目前,我国工业冲压自动化生产线中常使用的工业机器人设备有自动化机械手及自动化机器人等设备,这些设备在实际安装过程中要需要注意以下问题。
首先,要把工业机器人安装在安全系数较高的位置;其次,要保证工业机器人与工业所使用的压力机没有直接连接;最后,所安装机械手设备要放在两边立柱有空隙的位置,确保实际生产具有稳定性,在规定生产计划时间内可完成相应的工作量。
热冲压成形工艺的发展及相关模具材料的研究进展

热冲压成形工艺的发展及相关模具材料的研究进展王勇胜【摘要】热冲压成形工艺是汽车车身用零部件加工的先进工艺,不仅可以有效减轻车身重量,同时还可满足汽车行业节能减排的发展需求.在分析了汽车车身轻量化及热冲压成形工艺的发展基础上,对国内外相关模具材料的研究概况进行了总结,对先进模具材料的发展趋势进行了研究分析.【期刊名称】《模具制造》【年(卷),期】2017(017)009【总页数】5页(P1-5)【关键词】热冲压成形;热冲压模具;热冲压模具用钢【作者】王勇胜【作者单位】东北特钢集团大连特殊钢有限责任公司技术中心辽宁大连116105【正文语种】中文【中图分类】TG385.2近年来,全球气候变暖已经成为各国共同面对的世界性问题之一,发展与“排放”之间的矛盾日益突出。
这里所说的“排放”主要是指人们在焚烧、使用化石燃料,如石油、煤炭时向大气中排出的二氧化碳气体。
众所周知,二氧化碳是造成温室效应的主要气体。
为积极应对全球气候变暖,控制温室气体排放,我国已经制定了相关的法律法规,同时形成了碳排放交易机制。
在2015年巴黎气候变化大会上通过了《巴黎协定》,全球多国领导人和国际机构均对此表示支持并做出了相应承诺。
虽然个别发达国家声称退出协定,但仍阻止不了各国为应对气候变化应当开展强有力国际合作的大势所趋。
作为石油消费的重要行业之一,汽车行业对全球气候变化有着非常重要的影响。
现当今,除驾乘安全外,节能和环保也是消费者最为关心的性能指标。
从2009年开始,我国的汽车销量就超过了美国,成为全球汽车消费第一大国。
2016年,我国汽车销量为2,794万辆,同比增长14.1%,2017年预计将达到2,943万辆。
截至2016年底,我国汽车保有量已达到1.94亿辆,较2010年增长了113%。
而据国家信息中心预计,到2020年,我国汽车保有量将达到2.5亿辆。
据统计,汽车重量每减轻10%,可降低油耗8%~10%[1]。
车身作为汽车重要的组成部分,其质量占到汽车总重的30%~40%,因此车身的轻量化对整车的轻量化起着重要作用。
热冲压技术与生产线规划

热冲压技术与生产线规划摘要:目前冷冲压成形技术存在许多技术缺陷,如成形困难、产品质量差、成形后易变形等问题,超高强度钢热冲压技术的研究与应用提上了发展日程。
虽然热冲压技术已在我国的汽车制造领域崭露头角,但仍有一些技术难题亟待解决。
本文对热冲压技术与生产线规划进行探讨。
关键词:热冲压;生产线规划;应用1 热冲压成形原理热冲压成形技术是一种零件加工方式,先将坯料加热至一定温度,然后快速转移到模具中高速冲压并保压淬火,以得到所需外形,同时获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件。
根据板料在送入加热炉之前是否进行了一次冷冲压预成形,可将热冲压技术分为直接热冲压和间接热冲压。
近年来,随着热冲压成形工艺的不断成熟,我国汽车领域使用的热冲压生产线的数量也再不断上升,国内已建成的热冲压成形生产线有近50条。
2015年中国乘用车销量约2300万辆,如果每辆车的A柱、B柱、四个车门防撞杆以及部分底盘件等十多个零件都逐渐改为热成形件,最终将形成一个约2.3亿件热成形零件的市场需求。
要满足未来这个市场需求至少还需要100条热冲压生产线。
因此,热冲压生产线还有较大的市场和商机。
2 热冲压技术在汽车上的应用热冲压技术在美国、德国、法国、瑞典、日本等国家得到非常广泛的应用,是汽车行业认可度较高的,可以有效减轻车重、提高碰撞性能和降低车身制造成本的成形工艺。
目前合资品牌轿车热成形零件应用数量较多,自主品牌轿车应用较少,但新开发的车型中大多数都含有热成形零件。
热成形技术在汽车上主要用于车身结构件(图1),防止碰撞中侵入性破坏,保证生存空间;形状复杂,采用冷成形尺寸精度难以保证,或者需要多件连接,无法实现整体制造。
目前,大众系列车型中一般有10%以上的热冲压零件的使用比例。
全新VolvoXC90Ⅱ代是热成形零件应用最多的车型,该车型上使用的热成形硼钢占车身总重量的40%,驾乘人员所处的整个笼式安全车身均由其打造,同时该车型Euro-NCAP的碰撞成绩为五星,得到了高分。
热冲压成形技术及其新进展

热冲压成形技术及其新进展黄大鹏;杨国庆;张梅;李麟【摘要】In improving the safety and lightweight of car body impact,ultra-high strength steel (UHSS) has obvious advantages and is continuously applied in the field of automotive manufacturing.As an emerging technology,hot stamping of ultra-high strength steel sheet has technical blockade and monopoly.Research progress of hot stamping technology,including the chemical composition of hot stamping steel,the addition of micro-alloy element boron and its role,typical hot forming procedures,three key factors in hot stamping procedure,comparisons of microstructure,performance and transformation characteristics of typical hot stamping steels before and after hot forming,especially in varying strength hot stamping part manufacturing,is introduced.The advantages and problems of innovation tailored strength hot stamping technology are discussed.It is pointed out that the hot stamping technology will be the direction of the future development.%超高强度钢在提高汽车车身碰撞安全性和轻量化方面具有十分显著的优势,在汽车制造领域的应用也不断增多.超高强度钢板热冲压成形作为一种蓬勃发展的新技术,存在技术封锁和垄断.介绍了热冲压成形技术的研究进展,包括热冲压成形所用原材料的成分,微量硼元素的添加及其作用,典型热冲压成形工艺路线,热成形工艺控制的三要素,典型热成形钢制件在热成形前后的组织、性能及其相变特性,尤其是变强度热成形件的制造工艺技术和创新思路.探讨了各种变强度热成形工艺技术的创新点、优势及存在的问题.指出热成形技术是未来汽车轻量化发展的方向.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】7页(P83-89)【关键词】超高强钢;热冲压;汽车轻量化【作者】黄大鹏;杨国庆;张梅;李麟【作者单位】鞍钢股份有限公司、鞍钢股份汽车钢营销(服务)中心,辽宁鞍山114021;上海大学材料科学与工程学院,上海200072;上海大学材料科学与工程学院,上海200072;上海大学材料科学与工程学院,上海200072【正文语种】中文经济的快速发展促进了汽车行业的快速发展。
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热冲压项目专题汇报
一、热冲压市场需求
随着汽车轻量化和安全标准要求的逐年提高,超高强度钢板的使用比例逐渐提高。
根据2014年国际车身协会的数据,抗拉强度在440MPa-1470MPa级别的高强钢占国际知名汽车白车身的比例达到68%。
目前对于980MPa级别及以下的冷轧高强钢,目前欧洲车系采用冷冲压或辊压工艺制备汽车零件,日韩车系可冷成形1180MPa级别的零件;由于冷冲压时存在易开裂、回弹严重、难以成形复杂零件、模具损耗严重等问题,因此对于1200MPa级别以上的超高强度钢板,目前多采用热冲压技术进行超高强度零件的制备,热冲压技术利用钢板在高温下塑性增加、成形抗力下降的特点,将初始强度600MPa左右的板料高温加热,随后在具有冷却系统的模具内快速冲压成形和淬火冷却,可获得1500MPa的超高强度零件。
目前热成形钢产品主要有无镀层(裸板)、Al-Si镀层、锌基镀层等。
无镀层产品存在高温加热时氧化、脱碳,零件需抛丸处理且耐蚀性能差等问题;锌基镀层产品存在采用一步法成形时高温液态锌浸入奥氏体晶界引起脆断、镀层裂纹等问题而未获得突破,目前一般采用两步法成形工艺,成本高;Al-Si镀层热成形钢具有耐高温氧化、防脱碳,零件无需抛丸处理,并具有一定的耐腐蚀性能,目前大量应用于热成形零件的制备。
如图1所示,目前热成形钢主要用于制造汽车白
车身的前/后保险杠、A/B/C柱加强板、中通道、车门防撞杆、门槛加强板、车顶侧梁及横向支撑梁等重要的结构件。
图1 热成形零件典型应用示意图
图2 热成形零件在白车身应用的重量比例
根据欧洲白车身会议及热成形国际会议的资料分析,如上图2所示:2014年热成形零件占白车身重量的比例在欧洲主流车型约占10%,北美车型约占6%,国内自主品牌约占1%。
据汽车主机厂新车型开发及全球热成形零件供应商数据预测:2018年欧洲车型中热成形零件
占白车身重量将达到23%,北美车型达到15%,国内自主品牌达到5%。
据专家预测,热成形零件的重量占白车身的比例最高可达50%,2015年上市的沃尔沃XC90的Ⅱ代车型热成形零件的使用比例已达40%。
根据中国汽车工程学会及热成形技术国际会议数据,国内热成形用量在2011年后快速增长,2014年国内热成形钢消耗量达26.6万吨,其中Al-Si镀层占57%,无镀层占43%,国内仅宝钢利用其2条热成形线供应自主品牌无镀层零件,Al-Si镀层产品均从ArcelorMittal、新日铁等进口;2016年国内热成形钢需求量为46.8万吨,其中Al-Si 镀层占81%,无镀层占19%。
从用量的趋势看Al-Si镀层比例不断提升,无镀层产品的使用比例呈下降趋势。
按2018年国内汽车年产2500万辆、白车身用钢量700kg/车、热成形零件占白车身重量5%,热成形用钢的需求量将达到87.5万吨。
前期对各车企中典型车型热成钢的应用进行了不完全调研,具体情况如表1所示:
表1 典型车型热成形零件应用统计
二、竞争环境分析
据舒勒数据,目前全球约有400条热冲压线。
随着国内自主品牌热成形零件的增加和合资品牌钢材的国产化,国内热冲压零件企业打破本特勒、海斯坦普、卡斯马等外资品牌垄断的热成形零件市场,以低成本优势吞噬热冲压市场。
截止到目前,国内热成形线达到96条(含在建20条),屹丰、凌云、宝钢、富锋等通过购买或收购热冲压成形线及模具厂,不断提升热冲压及模具设计技术能力,逐步分得市场份额。
主要热冲压企业情况如下:
(1)屹丰:屹丰集团于2012年进入热成形领域,2015年底具有12条热成形线,主要客户为上海大众、上海通用、上海汽车;2018年计划共有30条热成形线,分布在宁波、扬州、上海、湘潭等地。
2016年热成形钢用量约4万吨,其中Al-Si镀层比例约90%,主要供货厂家安赛乐米塔尔、新日铁,交货周期达8个月,使用钢板最厚2.0mm,最宽1573mm,其中1.0-1.6mm厚度占比约80%,1.6-2.0mm 占比约20%。
(2)凌云:凌云工业股份有限公司于2012年通过控股韩国吉恩斯,成为上海通用供货商,目前已有6条热成形线,分布在烟台、沈阳、沈阳、涿州等地,并计划新建2条热成形线,目前主要客户为上海通用、一汽奥迪、北汽、长城等。
目前热成形钢年用量约3万吨,Al-Si镀层产品均从安赛乐米塔尔、新日铁、浦项等进口,用料厚度0.9-2.1mm,厚度1.1-1.7mm约占90%,宽度1500mm以下,最宽零件为门槛件(规格1.15*1490mm),最厚规格为2.1*700mm。
(3)卡斯马(Cosma):目前有5条热成形线,主要分布在上海、长春、重庆等地,主要客户为一汽大众、奔驰、上海大众、上海通用、神龙汽车等。
热成形钢年用量约6万吨,由安赛乐米塔尔、新日铁供货,厚度范围1.0mm-2.3mm,其中厚度1.2mm-1.6mm占80%,2.0mm 厚度以下占90%以上,2.0mm以上仅有2.3mm的保险杠1个零件,钢卷宽度均在1400mm以下,为提高材料利用率,希望可以提供1600mm左右宽度的钢卷。
(4)海斯坦普(Gestamp):目前有13条热成形线(含在建1
条),主要分布在上海、长春、重庆、东莞等地。
主要用户:上海通用、上海大众、长安福特、武汉神龙、华晨宝马、一汽大众、韩国大宇等。
热成形钢年用量约7万吨,主要由安赛乐米塔尔和SSAB供货,厚度1.2-1.8mm的比例占90%以上的,宽度一般在1400mm以下,Arcelor提供的B柱用最大钢板宽度在1500mm左右。
但为提高材料利用率,如原A柱零件的料片宽度1420mm,采用落料模时使用钢卷的宽度为1480mm。
(5)富锋集团:目前富锋吉林工厂(岔路河)有4条热冲压生产线,每条产线产能约120万件/年,规划2017年建成10条热冲压线。
热成型件目前主要供给一汽大众和长城等,其中一汽大众20%的热成型零件由富锋供货,其余80%由卡斯马供货,所用材料均为铝硅镀层,均由安塞洛米塔尔进口。
后续获得吉利、奇瑞等零件。
(6)宝钢:热冲压零部件有限公司于2007年在宝钢成立,用于热冲压成型的高强度钢——硼钢由上海宝钢供货。
截止目前,宝钢计划布局7条热冲压产线,其中已投产4条(含第一条中试线),在建3条,分布在上海、柳州、重庆等地,产能约510万冲次,预计今后还将新上4条线。
除宝伟新上热冲压线采用舒勒最先进的PCH-Flex 产线外,其余采用APT产线。
宝钢在国内主机厂已供货46个热成形零件。
三、主要设备供应商
热冲压线主要由德国Shuler、瑞典AP&T、西班牙LOIESAFE、韩国GNS等提供,其中90%由舒勒Shuler和APT提供,均具有压力机、
加热炉以及模具开发方面的能力,可以为客户提供交钥匙工程。
舒勒目前国内热成形市场份额第一,目前在国内已经投放了约42条热成形生产线;舒勒最先进的热成形生产线为PCH Flex线(PCH 表示压力可控硬化“Pressure Controlled Hardening”),投资成本约为7600万(不含增值税和关税、不含模具费用)。
PCH Flex线使用了专门的液压垫,压机的淬火条件成为可控;实现顶级品质的多零部生产,同时兼具高产能与高重复精度的零部件质量,缩短了模具设置时间、无需后续的定位作业或多模具修正、无需额外的维护或复杂的操作。
AP&T公司国内目前总计投放36条热冲压生产线,投资成本约为6156万(不含增值税和关税、不含模具)。
其厢式加热炉为独有的技术,可以避免传统辊底炉出现的粘辊缺陷,且空间占用率较辊底炉减少一半。
另外,可以根据需要选择性开启加热单元,以达到节能降耗的效果。
其送料方式分为Transfer和Linear两种。
前者为机器人送料,效率较低,后者为机械手送料,效率高,热料暴露时间短,属于AP&T 首创技术。
液压缸采用MCS-多液压缸工作系统。
液压缸可从小到大逐渐实现满功率运行,以节省能耗。
换模系统有半自动或全自动两种方式。
5分40秒可完成30吨级模具更换。
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2017年7月14日。