超高强度钢板的热冲压成形模具设计及优化方法

超高强度钢板的热冲压成形模具设计及
优化方法
摘要：热冲压成形技术，属于高强度的冲压技术一种制作方式，被广泛应用
至超过强度类型钢板生产制造当中。

为能够更好地满足此类钢板的生产制造需求，注重对热冲压成形模具合理设计及其优化较为重要。

故本文主要探讨超高强度钢
板热冲压成形模具相关设计和优化方法，仅供业内相关人士参考。

关键词：钢板；超高强度；热冲压；冲压成形；模具设计；优化方法
前言
现阶段，针对高强度类型钢板产品实际生产制造当中，往往需用到热冲压成
形技术，可确保钢板生产制造更具精准性，为产品质量提供保证。

因而，对超高
强度钢板热冲压成形模具相关设计和优化方法开展综合分析较为必要。

1、关于热冲压成形工艺概述
热冲压成形工艺，属于零件的一种加工方式，坯料加热到特定温度后，借助
冲压装置处于成形模具当中实施冲压与淬火同步处理，获取所需外形、金属类型
材料相变的材料成型一种技术工艺或者方法。

2、模具设计和优化方法
2.1设计分析
针对超高强度钢板实际生产制造当中热冲压成形模具总体设计，其所涉及的
内容相对较多，对凹凸模型实施角设计往往比较重要，受拉伸件将决定着部件实
际大小，且该拉伸件显著影响着热冲压的整个拉裂过程。

现场实施锻造期间，对
凹凸模板当中可预留好间隙，可促使板料与模具的关系得以增强，确保二者实现
紧密连接，模具间隙如果有问题出现，则必然影响到模具冷却及其形成；设计者
还需结合各项参数要求，对拉伸筋及延边圈等零件实施合理设计，确保各零件更
具匹配度[1]。

同时，热冲压模具成形，其对于超高强度钢板方面有着高要求。

热
冲压方面工艺制造实施过程，板料均需得到高强度的相应加热处理，确保其能够
结晶。

再落实冲压成形方面的设计操作，维持一定静置时间，则零件尺寸、形状
基本稳定。

而这一过程，往往对板料要求会相对较高，为避免材料自身强度下降，则加热过程需注重淬火处理，以此获取超过强度相应钢构件。

工艺成形整个过程，因热冲压、淬火应当同步落实，所以，该钢板务必经由热冲压整个热循环过程。

钢板在现场被加热至最终结晶，考虑到现场有一定的流动空气，则钢板表面部位
会因氧化而逐渐脱落，自身强度必然受到影响。

故热冲压模具成形整个过程，超
高强度类型钢板自身的抗高温性、耐腐蚀性均应当相对较强；此外，成形模具均
应提高对于各材料选用、冷却系统相关设置要求。

模具材料具体选用方面，不但
要确保超高强度钢板自身有良好的耐腐蚀性及抗高温性，还应当能够将较强摩擦
均抵抗住，以促使模具表面总体磨损效应得以降低。

设计模具当中冷却系统，务
必以系统结构方面设计为实施模具设计的一部分重点内容，让热冲压全过程当中
同步实施淬火处理和批量生产方面需求。

还应当满足对零件实施冷却处理方面的
速度需求，确保以更快速度带走所产生的热量，使得整个模具温度达到良好的平
衡性。

2.2技术问题
为能够更好地对热冲压成形模具实施设计优化，且就必须要考虑到设计技术
方面现存一些重点问题。

一是，针对材料成形实际温度及其降温速度相互间的关
系方面。

针对于热冲压相应成形技术，材料成形及其降温速度，均是模具力学性
重要影响因素范畴，对超高强度类型钢板当中热冲压成形模具总体设计效果有影
响产生。

钢板材料整体经由热冲压相应处理过程，往往涉及力学、传热各个方面，与应力、应变实际情况相结合后，二者相互间合理的关系即可获取到，但超高强
度这种钢板成形期间，钢板材料实际降温速度往往有差异性存在，应力及其应变
曲线均存在差异性，这就需改变基础条件，便于获取到更具合理性的一个本构关
系[2]；二是，针对材料成形具体温度和降温速率相互间的极限方面。

钢板材料倘
若处于弯曲条件，则热冲压实际占据地位往往有利，则弹性变形整体减少明显。

但对复杂性的一些部位加工，会选取多种加工操作程序，还应当全面细致地掌握
材料处于高温条件之下的成形极限。

在一定程度上，变形和温度之间关联性较大，且对于冲头下降、钢板氧化方面会有复合影响产生，模具总体设计优化期间需设
计者予以考虑在内；三是，热冲压各零件质控方面。

热冲压各个零件质控，往往
受宏观层面的工艺条件所影响，且与材料整个微观层面的组织变化存在关联性。

冲压过程当中欠缺均匀性情况下，零件性能必然不均匀；对冲压实操节拍把控及
其零件性能为一种对立关系。

冲压零件，其若是冷却还不够充分情况下便取出，
则制品硬度及其精度无法得到保证。

故对于不同零件开展冷却设计及其质控工作
当中，应当注重冷却沟槽整体合理的优化布设，提高模具总体的冷却速度，确保
零件能够实现均匀性地降温，则热冲压所有零件达到良好质控效果。

2.3优化方法
一是，热冲压成形模具总体设计优化期间，材料选取从属重要节点，应当充
分考虑材料自身的热力学性。

在一定程度上，热冲压成形模具通常是借助模具作
业面和零件之间接触传热，将零件热量带走，对零件予以淬火处理。

故模具材料
自身应当有优良的导热能力，保证钢板和模具之间可实现快速传热，以此赋予材
料优良冷却功能。

同时，因模具处于冷热交替条件之下服役，故模具材料自身应
当有着优良的热机械性及耐磨性等，确保模具尺寸实际精度稳定，且表面部位硬
度较好，可以承受着比较强烈的热摩擦及氧化皮等所致磨损。

还需对模具当中设
冷却水专属流道，确保模具材料自身有优良耐锈蚀特性，冷却管道实际使用过程
不会受冷却介质所产生锈蚀及堵塞情况；二是，注意充分把握好超强钢板的物理
特性，如屈服强度范围为500-1180，用途范围包含着A,B柱防撞梁等，以此为基础，更好地落实超高强度钢板热冲压成形模具相关设计和优化工作；三是，注意
板材在具体热成型前期，它的热处理实际温度范围往往会对成型之后产生影响，
且对于成型设备方面也有着较高要求，所以，务必要严格把控好板材在具体热成
型前期的热处理总体温度，确保其处于合理范围，以免影响到成形之后，还应当
对成形设备予以合理选用，确保其能够满足实际要求。

模具内保压具体时间、冲
压后期的产品冷却处理后的温度，均需结合具体需求予以合理调节，还需对有间
歇性的热成型技术工艺流程予以合理设计及把控；四是，注重对模具间隙与凹凸
模的圆角半径予以优化。

对热冲压整个成形模具予以设计优化，考虑到板料成形、淬火操作通常受模具间隙所产生影响，所以，可确保模具间隙能够适当减小，便
于对模具和板料相互间更好地传热，但板料实际所需承担应力还有应变压力均相
对较大，更会逐渐变薄。

故热冲压成形整个模具设计实践中，模具间隙务必提前
留好，对模具成形、淬火提供便利条件。

热冲压实际成形过程，凹凸模整个圆角
半径比较利于实施模具冷却，板料当中的应力会有所下降。

故应当考虑具体情况，对圆角半径方面予以优化；五是，冷却管道总体直径相对较小情况下，冷却管道
的总数和制造成本会增加。

故设计者应当与水流速度结合，对小直径的冷却管道
予以优化，合理调整冷却管道的直径，确保冷却效果得以提升。

3、结语
综上所述，为确保高精度、高质量地完成超高强度钢板实际生产制造，则需
广大设计者能够充分了解热冲压成形模具总体设计技术方面关键问题，从模具材
料的合理选用、注重对模具间隙与凹凸模的圆角半径合理优化、冷却管道合理优
化设计方面入手，实现对热冲压成形模具总体良好的设计优化，为超高强度钢板
总体生产制造的高效开展奠定基础。

参考文献：
[1]刘鹏,尤宝卿,聂飞,等.热冲压成形零件生产工艺与控制[J].锻造与冲
压,2021(10):18-18,20-23.
[2]杨桂娟赵红美.超高强度硼钢板的热冲压成型技术研究[J].有色金属工
程,2022,12(9):I0005-I0006.。