超高强度钢板冲压件热成形工艺
超高强度钢板热成形生产方案(一)
超高强度钢板热成形生产方案一、实施背景随着中国制造业的飞速发展，钢铁行业在国民经济中的地位愈加重要。
然而，国内超高强度钢的生产技术与国外先进水平还存在一定差距。
尤其在高品质、高强度、高可靠性方面，我们仍有大量的提升空间。
因此，进行超高强度钢的研发与生产，不仅是产业结构改革的需要，更是提升国家整体竞争力的必然要求。
二、工作原理超高强度钢的研发与生产，首先需要了解其工作原理。
一般来说，超高强度钢的强度高于500MPa，具有出色的抗冲击、抗疲劳性能。
其工作原理主要基于金属的强化机制，如固溶强化、细晶强化、析出强化等。
通过合理的成分设计和热处理工艺，可以显著提高钢材的强度和韧性。
三、实施计划步骤1.成分设计：根据需求和目标，设计合理的化学成分，如C、Si、Mn、Nb、V等元素的含量。
2.冶炼与连铸：通过高纯度冶炼技术，确保钢水中的杂质元素含量低于标准值。
连铸过程中，采用电磁搅拌技术，减小钢水温度梯度，降低裂纹倾向。
3.热处理：根据成分和性能要求，制定合适的热处理工艺。
如淬火、回火、冷却等步骤，以实现钢材的强化和韧化。
4.轧制与精整：通过多道次的轧制和精整，确保钢材的表面质量和尺寸精度。
5.性能检测与质量保证：对每一批次的钢材进行严格的性能检测，如拉伸试验、冲击试验、硬度检测等，确保产品质量达标。
四、适用范围超高强度钢因其出色的力学性能，适用于许多重要领域，如航空航天、汽车、建筑等。
特别是在对强度和可靠性要求极高的场合，如桥梁、高层建筑、高速列车等，其优势更加明显。
五、创新要点1.成分设计创新：通过引入新型合金元素，优化成分比例，达到提高强度和韧性的目的。
例如，添加一定量的Nb和V元素，可以显著提高钢材的抗拉强度和冲击韧性。
2.热处理技术创新：采用先进的热处理工艺，如两相区淬火、等温淬火等，以实现钢材的细晶强化和析出强化。
这些工艺不仅可以提高钢材的强度，还能保持良好的韧性。
3.生产流程优化：通过引入自动化和智能化设备，优化生产流程，提高生产效率。
超高强度钢板冲压件热成形工艺
超高强度钢板冲压件热成形工艺Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】.生产侵侵。
超高强度钢板冲压件热成形工艺热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。
本文介绍了该技术的原理,讨论了材料,工艺参数.模具等热成形工艺的主要影响因素,完成了汽车典型件热成形工艺试验试制。
获得了合格的成形件。
检测结果表明。
成形件的微观组织为理想的条状马氏体,其抗拉强度.硬度等性能指标满足生产要求。
1前言在降低油耗、减少排放的诸多措施中.减轻车重的效果最为明显.车重减轻10%.可节省燃油 3%一7%,因此塑料.铝合金.高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。
其中,高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量.在实现车辆轻量化和提高安全性方面比其他材料有明显优势,可以同时满足实现轻量化和提高安全性的要求,因此其在汽车领域内的应用越来越广泛。
热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术,该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征.可以成形强度高达1500MPa的冲压件,广泛用于车门防撞梁.前后保险杠等保安件以及A柱,B柱.C柱.中通道等车体结构件的生产。
由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势,目前.这一技术在德国.美国等工业发达国家发展迅速.并开发出商品化的高强钢热冲压件生产线.高强钢热冲压件在车辆生产中应用也很 .一吉林大学材料学院谷诤巍姜超●机械科学研究总院先进制造技术研究中心单忠德徐虹广泛。
国内汽车业对该项技术也十分认同,并有少数几个单位从国外耗巨资引入了相关技术与生产线, 为一汽-大众等汽车制造公司的部分车型配套热冲压件,关于该项技术的研究工作也已经开始。
本文阐述了热冲压成形工艺原理,对典型冲压件的热冲压成形工艺进行试验研究。
2热冲压成形工艺原理热成形工艺原理如图 1。
首先把常温下强度为500-600MPa的高强度硼合金钢板加热蛩J880-950℃.使之均匀奥氏体化. 然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形.之后保压快速冷却淬火.使奥氏体转变成马氏体.成形件因而得到强化硬化.强度大幅度提高。
热冲压成型工艺流程 预热处理 冲压成形
热冲压成型工艺流程预热处理冲压成形
热冲压成型工艺流程主要包括以下步骤：
1. 预热处理：首先，将需要加工的钢板进行预热处理。
预热温度通常控制在800℃\~950℃之间，以保证钢板的均匀加热和塑性变形。
同时，为了防止钢板在加热过程中氧化，需要采用保护气体或真空加热方式。
2. 冲压成形：将预热的钢板放入冲压模具中，通过冲压机施加压力进行成型。
冲压过程中需控制好压力、速度和时间等参数，以保证钢板的塑性变形和模具的完好无损。
同时，为了确保成品的精度和质量，需要对冲压过程中的压力、速度和时间等参数进行实时监控和调整。
在热冲压成形过程中，钢板在加热和冷却的过程中会发生相变硬化，从而提高其强度和韧性。
这种技术也被称为“冲压硬化”技术。
经过热冲压成形后的钢板，其强度可以大幅提高，例如从初始的500\~600MPa提高到1500MPa，同时零件的硬度也可以达到50HRC。
但需要注意的是，热冲压成形后的钢板伸长率会有所下降。
此外，完成冲压加工后，还需要对板材进行回火处理，以消除加工过程中的残余应力，并提高板材的韧性和可塑性。
最后，还需要对成型件进行后处理，包括去毛刺、打磨、修整等操作，以及可能的涂装或喷涂处理，以确保成品的表面质量和尺寸精度符合要求。
总的来说，热冲压成型工艺流程是一个复杂而精细的过程，需要严格控制各个环节的参数和操作，以保证最终产品的质量和性能。
22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验
２０℃ ,冲压速度为 ２０mm/s,保 压 １２s,压 边 力 为
２．ห้องสมุดไป่ตู้
０ MPa. 有 限 元 分 析 步 骤 如 下:① 热 成 形 过 程
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中,凹 模 保 持 不 动,压 料 板 对 板 料 施 加 压 边 力,凸
中国机械工程第 ２８ 卷第 １２ 期 ２０１７ 年 ６ 月下半月
２２MnB５ 超高强钢热冲压成形工艺及试验
薛克敏 孙大智 李 萍 巩子天纵
合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥,
２３０００９
摘要:考 虑 材 料 的 热 物 理 性 能 参 数、力 学 性 能 与 温 度 的 关 系,利 用 ABAQUS 软 件 建 立 了 ２２MnB５
质、高强度及高抗碰撞性能等特点 [２],在汽车行业
中越来越受到关 注,已 成 为 满 足 汽 车 减 重 以 及 提
高碰撞性能 和 安 全 性 能 的 重 要 途 径.研 究 表 明,
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超高强度钢板冲压件热成形工艺
超高强度钢板冲压件热成形工艺摘要：随着国民物质生活水平的提高，大家对汽车安全性的要求也越来越强烈，因此，高强度、超高强度钢板在汽车车身上的应用也越来越广泛。
然而，由于高强度、超高强度钢板在常温下强度较高，变形抗力比较大，导致利用常规冷冲压成形的方式很难成形，因此高强度、超高强度钢板热冲压成形技术就应运而生。
目前，高强度钢板热冲压成形零件已经广泛应用于国内外汽车车身的重要零件上。
关键词：热冲压成形；超高强度钢板；模具设计；冷却系统；数值模拟；一、热冲压成形工艺原理首先把常温下强度为500~600MPa的高强度硼合金钢板加热到880~950℃，使之均匀奥氏体化，然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形，之后保压快速冷却淬火，使奥氏体转变成马氏体，成形件因而得到强化硬化，强度大幅度提高。
比如经过模具内的冷却淬火，冲压件强度可以达到1500MPa，强度提高了250%以上，因此该项技术又被称为“冲压硬化”技术。
实际生产中，热冲压工艺又分为两种，即直接工艺和间接工艺。
直接工艺，下料后，直接把钢板加热然后冲压成形，主要用于形状比较简单变形程度不大的工件。
对于一些形状复杂的或者拉深深度较大的工件，则需要采用间接工艺，先把下好料的钢板预变形，然后再加热实施热冲压，二、热冲压成形工艺的主要影响因素2.1材料热冲压成形工艺中采用的是一种特殊的具有自硬性的硼合金高强度钢板。
和现在的双相钢、相变诱导塑性钢、复相钢、马氏体钢等汽车高强度钢板不同，这些钢板常温下强度就很高，并且通常都采用冷冲压工艺制造零部件，成形前后零件的微观组织没有变化，强度等指标基本上保持不变。
而热成形工艺中使用的硼合金钢板是一种低碳微合金钢，添加了一定量的B元素，提高了钢板的淬火性能，成形后发生相变，强度等指标成倍提高。
另外，还添加了Ti，Cr，Mo，Cu，Ni等多种合金微量儿素，因而提高了材料的屈服强度以及其他力学性能，材料力学性能也很稳定。
典型的热冲压成形钢板22MnB5的下要成分，这种钢板常温下的强度不很高，抗拉强度仅有500700MPa，塑性、可成形性等性能也很好，而通过热成形工艺的加热、成形、冷却后，成形件被淬火，微观组织转变成马氏体，强度、硬度等指标大幅度提高，屈服强度可以达到1000MPa以上，抗拉强度达到1500MPa，硬度可以达到50HRC。
大型超高强钢热冲压成型装备关键技术及产业化应用
一、概述随着现代工业的不断发展，对于材料的性能和加工工艺的要求也日益提高。
在这种背景下，大型超高强钢热冲压成型装备成为了高效、精密加工的重要工具。
本文将就大型超高强钢热冲压成型装备的关键技术及产业化应用展开详细的阐述。
二、大型超高强钢热冲压成型装备的概念大型超高强钢热冲压成型装备是指一种针对超高强度钢材料进行热冲压成型加工的装备。
在传统的成型工艺中，超高强度钢材料由于硬度和韧性的特点，往往难以进行成形。
而热冲压成型技术则能够通过加热材料，改善其塑性和韧性，从而实现对超高强度钢材料的高效成形，大大提高了材料的利用率和加工效率。
三、大型超高强钢热冲压成型装备的关键技术1. 热冲压成型工艺技术热冲压成型工艺技术是大型超高强钢热冲压成型装备的核心。
这项技术主要包括热处理工艺、成形工艺和模具设计等内容。
在热处理工艺方面，需要根据不同材料的特性和实际工艺要求，确定合适的加热温度、保温时间和冷却方式。
在成形工艺方面，需要设计合理的成形工艺参数，包括压力、速度、温度等，从而确保成形过程的稳定性和高效性。
在模具设计方面，需要根据成形零件的形状和尺寸，设计合适的模具结构和加热方式，以实现对材料的精确成形。
2. 装备设计与制造技术大型超高强钢热冲压成型装备需要具备一定的加热、冷却和成形能力。
在装备设计方面，需要考虑材料的加热均匀性、成形的稳定性和模具的可靠性，从而确保整个成型过程的高效进行。
在装备制造技术方面，需要采用先进的加工工艺和材料技术，确保装备具备高强度、高稳定性和高耐用性，能够满足超高强度钢材料的加工需求。
3. 自动化控制技术自动化控制技术是大型超高强钢热冲压成型装备的重要保障。
通过自动化控制系统，可以实现对热处理、成形和模具等环节的精准控制，确保成型过程的稳定性和可靠性。
自动化控制系统还可以实现对装备运行状态的实时监测和故障诊断，提高了装备的运行效率和安全性。
四、大型超高强钢热冲压成型装备的产业化应用大型超高强钢热冲压成型装备的产业化应用已经在汽车、航空航天、轨道交通等领域得到广泛应用。
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。
热冲压成形技术
发展前景
作为一种有效的经济的能源措施，轻巧的汽车发展方 向，已成为汽车行业最重要的研究课题之一。实现汽车 轻量化的主要途径有三个：一、优化汽车框架和结构， 使车辆的车身或者车架的结构更加轻便；二、新的替代 材料，降低整车质量（高和超高强度钢，可作为替代材 料，因为它的厚度更薄，）；三、汽车轻量化，如厚度 梯度高强度钢（HSS）或金属系化合物板通过连续冲压 或热冲压成形技术改变性能。HSS已经应用在国内一些 高档车，关键生产技术一直占主导地位的外国公司，如 Acelor公司，从而显着提高了产品成本。由国内自行设 计的热压成型技术和水冷却模具，汽车HSS可以生产替 代国外汽车零部件。
实验验证：
1、实验装置
2、结果与讨论 3、结论
1、实验装置：
为了在高温下形成高速钢，以避免裂纹和 回弹，样品需要快速加热和完全变换成稳 定的奥氏体组织。然后，样品被压在自制 的水冷却模具中冷却，对于得到的HSS样本， 其形状冻结字符或没有回弹缺陷是一个明 显的优点，并且大部分样品中的显微组织 为马氏体。样品的厚度是1.6毫米，在HSS 这个实验中的主要元素，示于表1。
在一般情况下，随着钢质坯件的机械强度的增强，其可 塑性急剧恶化。这使很难适用于传统的冷冲压技术进入该 领域取代HSS，同时填补了马氏体钢应用空白。而热冲压 技术作为一项新技术，它结合了金属热塑性成型法和水冷 却模具淬火原则，在形成硼钢空白和水冷却模具骤冷的过 程期间同时烫印。相对于原汽车珠光体钢，汽车HSS通过 先进的热压成形技术可以减少车辆的总质量的30％左右， 实现复杂的几何形状，高安全性和机械强度。其原因是最 佳的塑性和延展性的奥氏体显微组织可以通过高温下热压 成形方式获得，同时形成后骤冷的条件将得到具有优异机 械性能、重量轻的HSS 。为实现车辆的重量轻，热成型 更薄的HSS板的应用将成为一个重要的措施。
高强钢热冲压成型工艺流程 预热处理 冲压成形 淬火
高强钢热冲压成型工艺流程预热处理冲压成形淬火高强钢热冲压成型工艺流程主要包括以下三个阶段：
1.预热处理：首先，将高强钢板材加热至900摄氏度以上，然后在加热炉中保温
5-8分钟，使板料均匀奥氏体化。
这个阶段的目的是获得均匀奥氏体化的高强钢板料，以便进行后续的冲压成形。
2.冲压成形：将预热处理后的板料从加热炉中运送到模具内，进行高速成形的液
压机快速成形。
在成形过程中，板料的温度需要保持在马氏体转变温度以上的奥氏体区，以保证板料有良好的成形性和最终的机械性能。
3.淬火：在冲压成形结束后，进行保压和淬火处理。
这个阶段的目的是使成形件
得到强化，通过淬火使奥氏体转变为马氏体，提高零件的强度和硬度。
此外，根据具体的材料和工艺要求，可能还需要进行去氧化皮、激光切边冲孔、涂油防锈处理等后续操作。
高强钢热冲压成型工艺是一种先进的制造技术，广泛应用于汽车、航空航天等领域，可以提高零件的强度和安全性，同时实现零件的轻量化。
高强钢热冲压成型工艺流程 预热处理 冲压成形
高强钢热冲压成型工艺流程预热处理冲压成形一、预热处理预热处理是高强钢热冲压成型工艺的重要环节之一，其主要目的是使钢板均匀加热至奥氏体状态，并减小变形抗力。
预热处理的温度和时间取决于高强钢的化学成分、板材厚度和加热方式。
预热处理的加热速度应尽可能均匀，以减小内应力和变形。
二、冲压成形冲压成形是将预热处理后的钢板通过模具进行塑性变形的过程。
冲压成形的参数主要包括压力、速度、时间和行程等，这些参数将影响产品的质量和模具的使用寿命。
合理的冲压成形参数可以提高产品的精度和表面质量，减小产品内部的残余应力和裂纹。
三、淬火处理淬火处理是将热冲压成型后的产品快速冷却至室温的过程。
淬火处理的目的是通过快速冷却来提高产品的强度和硬度，同时保持较好的塑性和韧性。
淬火处理可以采用水淬、油淬或盐浴淬火等方式，具体选择应根据产品的性能要求和生产条件来确定。
四、回火处理回火处理是将淬火处理后的产品加热至某一温度，并在该温度下保温一定时间，然后冷却至室温的过程。
回火处理的目的是通过调整产品的组织结构和相组成来控制其力学性能，以满足不同应用场景的需求。
回火处理的温度和时间应根据产品的性能要求和生产条件来确定。
五、表面处理表面处理是高强钢热冲压成型工艺的最后环节，其主要目的是提高产品的表面质量和耐腐蚀性能。
表面处理的方法包括喷涂、电镀、氧化等，具体选择应根据产品的应用场景和性能要求来确定。
表面处理可以提高产品的使用寿命和外观质量，同时增强其防腐蚀性能。
通过以上五个方面的介绍，可以看出高强钢热冲压成型工艺的流程涉及多个环节。
在生产过程中，要保证每个环节的质量和稳定性，以获得高性能的高强钢制品。
高强钢热冲压成形工艺及装备
高强钢热冲压成形工艺及装备摘要：高强钢热成形技术逐渐在制造业领域得到推广应用，国内外学者也认识到，制造业零部件的安全性能与其力学性能的分布存在着相对应的关系，也就是同一个零件在不同的区域需要不同的力学性能来提高零件的整体安全性能。
关键词：高强钢热冲压成形工艺；装备；前言：轻量化技术是实现制造业节能减排的关键技术之一，而高强钢热冲压成形技术在保证制造业安全性的同时较大幅度实现轻量化。
热冲压成形条件下材料塑性和成形性好，成形载荷大幅下降，能一次成形复杂冲压件并消除回弹影响，提高零件精度。
一、高强钢热冲压成形工艺1.不同的冷却速率。
通过控制零件局部区域的冷却速率和相变路径也是获取高强钢热成形零件的一种重要方式，当冷却速率高时，奥氏体组织将转变为高强度低塑性的马氏体组织，当冷却速率降低时，奥氏体组织将转变为低强度高塑性的贝氏体和珠光体铁素体组织。
研究发现，当零件冷却率高于27 ℃℃/s 时，将会转变成完全的马氏体组织，而当低于这一数值时，则会转变成低强度的贝氏体和铁素体珠光体组织。
实现零件不同区域不同冷却速率的方法主要有不同温度的分块模具不同热物性能的分块模具以及模具坯料表面接触状况控制等方式。
通过改变模具与坯料的局部接触状况同样可以获得高强钢TTP热成形零件，坯料与模具之间间隙越大，坯料冷却速率越低，坯料与模具之间压强越大，则冷却速率越高，研究了坯料与模具之间的间隙对于零件晶粒结构和硬度的影响，当间隙值从0mm到2mm之间变化时，零件的显微硬度由471HV降低到195HV，当坯料与模具之间的间隙值为2mm时，零件冷却速率为8℃/s，贝氏体和铁素体/珠光体含量增加。
通过在模具上开槽的方法获得了特定强度分布的高强钢热成形零件。
2.回火后处理。
对于已经完全淬火硬化的高强钢热成形零件，在局部区域进行回火也可获得高强钢TTP热成形零件。
研究了回火对于碰撞性能的影响并通过落锤实验证实了回火能增加零件的碰撞性能，通过回火处理可以更加自由定义回火区域，并且独立于整个热成形工艺。
超高强度钢温热成型工艺
超高强度钢温热成型工艺
超高强度钢温热成型工艺主要包括以下步骤：
1、将热成形钢板加热到奥氏体温度以上，通常在900℃以上，并在加热炉中保温一段时间，使板料完全奥氏体化。
保温时间一般在5-8分钟。
2、将红热状态的高强钢板从加热炉中取出，迅速转移到成形设备中，如压力机模具内，进行冲压成形。
此阶段板料温度高、变形抗力小、伸长率较高，易于成形。
3、在成形设备中，板料继续保压一段时间，使零件形状尺寸趋于稳定。
保压时间通常在15秒左右。
4、在成形与保压过程中，利用冷模具与板料之间的温度差对板料进行淬火处理，使板料以超过27℃/s的速度冷却，以获得在室温下具有均匀马氏体组织的超高强度钢零件。
通过模具内部布置冷却水道等方式，可以使板料冷却速度提升到100℃/s。
此工艺能够克服传统冷成形的缺点，大幅度提高高强钢板的强度，同时使零件具有良好的尺寸精度。
然而，该工艺也存在一些问题，如工件表面易氧化，表面质量较差，能耗较大，且对模具材料要求较高，从而增加了生产成本和难度。
热冲压成型工艺流程
热冲压成型工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 原材料预处理。
冲压钢板，进行表面涂层处理，改善成型性。
[精彩]高强钢板热冲压成型概述
![[精彩]高强钢板热冲压成型概述](https://img.taocdn.com/s3/m/1a93b3acf111f18583d05ac0.png)
[精彩]高强钢板热冲压成型概述高强钢板热冲压成型概述高强度钢板是指牌号Q420钢，强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。
主要用于大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，高压容器，机车车辆，起重机械，矿山机械及其他大型焊接结构件。
牌号Q460钢，强度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能，全部用铝补充脱氧，质量等级为C、D、E级，可保证钢的良好韧性的备用钢种。
用于各种大型工程结构及要求强度高，载荷大的轻型结构。
热冲压成形技术，是将硼钢钢板(初始强度为500,600MPa)加热至奥氏体化状态，快速转移到模具中高速冲压成形，在保证一定压力的情况下，制件在模具本体中以大于27?/s的冷却速度进行淬火处理，保压淬火一段时间，以获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件的成形方式。
目前热成形用钢有4种:Mn-B系列,Mn-Mo-B系列, Mn-Cr-B系列,Mn-W-Ti-B系列(B钢的应用主要是为了提高钢板的淬透性)。
其中，汽车覆盖件热成形钢板一般分为带涂层钢板以及不带涂层钢板两种。
不带涂层钢板加热时需要保护气体保护，成形后一般需要喷丸处理，以消除表面的氧化皮。
热冲压成形技术分直接热成形以及间接热成形两种。
目前对汽车的碰撞安全性要求越来越高，同时，对汽车的二氧化碳排放量限制越来越严格。
因此，人们不得不努力一种质量较轻，同时强度又较高的汽车覆盖件生产工艺。
在高强度下，采用普通的冷冲压方式，最终成形零件的回弹以及模具的磨损等都难以解决，在这种情况下产生了热成形高强度马氏体钢及相应的工艺成形技术，其应用也取得了进一步的发展。
热冲压成形的优点:得到的是超高强度的车身零件;可以减轻车身重量;能提高车身安全性、舒适性;改善了冲压成形性;提高了零件尺寸精度;可以提高焊接性、表面硬度、抗凹性和耐腐蚀性;降低了冲压机吨位要求。
简述热冲压成型工艺流程
简述热冲压成型工艺流程热冲压成型工艺流程是个很有趣的东西呢。
热冲压成型呀，它就是把一些材料变成我们想要的形状的过程。
那这个材料呢，通常是高强度的硼钢之类的。
一、加热阶段。
我们得先把材料放到加热炉里面去加热。
这就像是给材料做个热身运动，要把它加热到很高的温度哦，一般是在900摄氏度左右呢。
想象一下，材料在加热炉里就像在蒸桑拿，热得浑身都软乎乎的，这样它才好被我们摆弄成各种形状。
这个加热的时间也不能太短，得保证材料每个部分都热透了，就像我们做饭得把菜炒熟一样，得给足时间，大概要几分钟的时间呢。
二、转移阶段。
材料加热好啦，这时候就要赶紧把它转移到冲压模具里面去。
这个过程得快，为啥呢？因为材料一离开加热炉就开始降温了，如果降得太多，它就又变硬不好塑形了。
就像是我们刚从热水里捞出来的面条，得赶快放到碗里加调料，不然就坨了。
在转移的时候，要用专门的工具，像机械手臂之类的，要稳稳地把热乎乎的材料送到模具那里。
三、冲压阶段。
材料到了冲压模具里，就开始被压啦。
冲压模具就像一个超级大力士，用力把材料压成我们预先设计好的形状。
这个压力可不小呢，能达到几千吨。
在这么大的压力下，材料就只能乖乖听话，变成我们想要的汽车零部件之类的形状啦。
这时候的材料就像是一块橡皮泥，被我们捏成了各种可爱的形状。
不过这个过程可不像我们捏橡皮泥那么轻松，得精确控制压力和模具的闭合情况，不然做出来的东西就不符合要求了。
四、保压和淬火阶段。
冲压完了还不算完哦。
还要保持一定的压力，这个叫做保压。
保压的时候呢，同时还要对材料进行淬火。
淬火就像是给材料洗个冷水澡，让它快速冷却。
这样做可以让材料的强度变得更高，就像我们锻炼身体后，身体变得更强壮一样。
淬火的速度也很重要，如果太慢，材料的性能就达不到我们想要的效果了。
五、脱模阶段。
最后呢，就是把成型后的零件从模具里取出来啦。
这时候零件已经是我们想要的形状了，就像小婴儿从妈妈肚子里出生一样，要小心翼翼地把它从模具这个“小窝”里拿出来。
高强度钢板热冲压成形模具设计规范
高强度钢板热冲压成形模具设计规范王东生（凌源钢铁集团有限责任公司，辽宁 凌源 122500） 摘 要：伴随着科学技术的不断进步，传统冷冲压处理的方式在实践中遭遇瓶颈，为了有效提升相应工作的时效性，相关人员研究依据热冲压成形技术，能有效进行高强度钢板处理，其中，要着重挂住高强度钢板热冲压成形模具设计的规范化程度，从而维护技术应用的实际价值，实现经济效益和管理效益的共赢。
关键词：高强度；钢板；热冲压；模具设计 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）04-0105-2收稿日期：2019-04作者简介：王东生，男，生于1986年，蒙古族，辽宁人，大专，助理工程师，研究方向：模具设计与制造。
热冲压成形技术是一项专门用于成形高强度钢板的新技术。
通过热冲压成形技术可以完成超高强度钢板冲压件的制作，而这项制作技术就是把提前加热至奥氏体化温度以上的板料放置到需要制成的模具之中，并在其放置且逐渐成形的时候进行淬火，这样最终获得的零件能够拥有极高的强度。
同时尺寸也能够更为精准，应用到汽车上后能够起到降低车身重量和为汽车安全性能提供保障的作用。
本文针对超高强度钢板热冲压成形模具设计进行研究，以期在对其了解的基础上进行优化，希望能够起到使得这项技术得到进一步提高的目的。
1 热冲压成形模具设计基本要求在热冲压成形模具设计工作开展的过程中，要结合实际情况建立健全完整的基础管理框架，并且按照标准化要求履行相应工作。
热成形模具的应用不仅仅在于能实现模具的成形处理，也在于对制件结构进行集中的冷却，从而实现淬火处理的目标，基于此，在实际应用中，热冲压成形模具设计的过程相较于传统冷冲压处理过程要更加复杂。
值得一提的是，在热冲压成形模具处理的过程中，本身就要处于冷热交替的环境中，因此，技术人员要对模具的实际应用材料予以集中管理，挑选更加适宜的材料完成相应处理工序。
第一，选取的材料要具备较好的成形能力，能结合相应的操作过程有效完成批量生产，并且确保生产处的样件外形的尺寸精度以及表面的质量都能满足实际需求，整体质量合格。
车身钣金零件热成型-工艺科-hotstamping
车身钣金零件热成型1 汽车用热成型高强钢高强度钢的热冲压成型是汽车制造领域的一项新技术，解决了传统高强度钢板成型在汽车车身制造中遇到的各种问题。
这项技术是指将钢板经过1000°C左右的高温加热之后一次拉伸成形，又迅速冷却从而全面提升了钢板强度。
图1为热成型生产线。
图1 热成型生产线热成型件的抗拉强度达到1500Mpa之高，屈服强度大于1000Mpa，每平方厘米能承受10吨以上的压力，而且消除回弹影响，提高制造精度。
图2为热成型件。
图2 B柱热成型冲压件2 热成型的主要工序(1)、落料、冲孔（预成型）：主要是冲压出板材外轮廓，对于形状复杂或拉伸深度较大的制件则需要进行预成型。
(2)、板料热处理：包括加热和保温两个阶段。
这一工序的目的在于将钢板加热到一个合适的温度，使钢板完全奥氏体化，并且具有良好的塑性。
加热所使用的设备为专用的连续加热炉，钢板在加热到再结晶温度以上之后，表面很容易氧化，生成氧化皮，这层氧化皮会对后续的加工造成不利的影响。
为了避免或减少钢板在加热炉中的氧化，一般在加热炉内设置惰性气体保护机制，或者对板料进行表面防氧化处理。
(3)、转移：指的是将加热后的钢板从加热炉中取出放进热成形模具中去。
在这一道工序中，必须保证钢板被尽可能快地转移到模具中，一方面是为了防止高温下的钢板氧化，另一方面是为了确保钢板在成形时仍然处在较高的温度下，以具有良好的塑性。
(4)、冲压和淬火。
在将钢板放进模具之后，要立即对钢板进行冲压成形，以免温度下降过多影响钢板的成形性能。
成形以后模具要合模保压一段时间，一方面是为了控制零件的形状，另一方面是利用模具中设置的冷却装置对钢板进行淬火，使零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。
研究表明，就目前常用的热冲压钢材而言，实现奥氏体向马氏体转变的最小冷却速率为27~30℃/s，因此要保证模具对板料的冷却速度大于此临界值。
图3为进行冲压的制件。
图3 加热后制件进行冲压(5)、后处理。
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转变成马氏体，强度、硬 转变成马氏体，实现强化。但是这
度等指标大幅度提高，屈 种相变与冷却速度有关，只有在冷
图3 两种工艺成形件对比
服强度可以达到1 000 MPa以上，抗 却速度超过某一临界数值后，才能
（4）高温下材料变形阻力小， 拉强度达到1 500 MPa，硬度可以 使奥氏体转变成马氏体，否则冷却
成形力小，所需压力机吨位小，温 达到50 HRC。但是塑性指标明显下 速度过低成形件中将会出现贝氏体
热成形压机吨位一般在800 t以内， 降，比如成形前这种高强度硼合金 等其他组织，影响成形件的强度提
冷成形压机在2 500 t以上，因此可 钢板的伸长率一般在24%以上，而 高。研究表明，热冲压工艺中，实
以大幅削减设备投资，减少能耗。 成形后零件的伸长率只有8%左右。 现奥氏体向马氏体转变的最小冷却
3 热冲压成形工艺的主要影 响因素
3.1 材料 热冲压成形工艺中采用的是一
3.2 工艺参数
速度（或者称为临界冷却速度）为
热冲压成形技术是一项完全不 27 ℃/s。因此热冲压工艺中为了确
表1 试验用硼合金钢板的主要化学成分
复杂零件，也可将冷冲压需要多道 基本上保持不变。而热成形工艺中 性能。保温时间影响奥氏体化的均
工序、多套模具成形的零件一次成 使用的硼合金钢板是一种低碳微合 匀性，板料加热到指定温度后应该
形，还可将几个冷冲压件合成一个 金钢，添加了一定量的B元素，提高 保温一段时间，以促进奥氏体化进
件一次成形(比如运用热冲压工艺 了钢板的淬火性能，成形后发生相 程，但是保温时间不能过长，否则
图5 高强钢热成形的试验件
4 热成形试验及结果
选取某型汽车加强板为典型 件，进行热冲压成形试验。试验用 钢板材料为低碳硼合金钢22MnB5。 开发了带有冷却管道的热成形模 具，如图4。试验过程如下：首先在 经过改造的加热炉内将钢板加热到 900 ℃，并保温5 min，使钢板被均 匀奥氏体化，为了防止钢板表面被
在成形阶段，板料须在奥氏体
Байду номын сангаас
（3）高温下成形没有回弹，完 料力学性能也很稳定。表1是典型 状态下冲压成形，需要采用较高成
全消除了回弹对零件形状的影响， 的热冲压成形钢板22MnB5的主要 形速度，使工件瞬间内被快速成
实现高精度成形，这是常规冷冲压 成分，这种钢板常温下的强度不很 形，以避免因成形速度过慢而带来
热成形技术是近年来出现的一 项专门用于成形高强度钢板冲压件 的新技术，该项技术以板料在红热 状态下冲压成形并同时在模具内被 冷却淬火为特征，可以成形强度高 达1 500 MPa的冲压件，广泛用于 车门防撞梁、前后保险杠等保安件 以及A柱、B柱、C柱、中通道等 车体结构件的生产。由于具有减轻 质量和提高安全性的双重优势，目 前，这一技术在德国、美国等工业 发达国家发展迅速，并开发出商品 化的高强钢热冲压件生产线，高强 钢热冲压件在车辆生产中应用也很
生
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超高强度钢板冲压件热成形工艺
热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。 本文介绍了该技术的原理，讨论了材料、工艺参数、模具等热成形工艺的主要影响因素，完 成了汽车典型件热成形工艺试验试制，获得了合格的成形件。检测结果表明，成形件的微观 组织为理想的条状马氏体，其抗拉强度、硬度等性能指标满足生产要求。
另外，由于热成形工艺还在其 他诸多方面与传统冷冲压工艺存在 较大的区别，比如在成形件的设计 方法以及工艺调试方法等方面，热 成形工艺都有其独特的一面，这些 都会对热成形过程以及成形件的质 量有很大影响，所以实践中直接沿 用冷冲压工艺中的方法和手段不一 定能处理好热成形的相关问题，而 是需要认真分析总结，不断通过试 验等手段开发探讨更适合于热成形 的技术方法和措施。
艺。图1a所示的是直接工艺，下料 后，直接把钢板加热然后冲压成形， 主要用于形状比较简单变形程度不大 的工件。对于一些形状复杂的或者拉 深深度较大的工件，则需要采用间接
(a) 直接工艺
(b) 间接工艺 图1 热冲压成形工艺原理 工艺，先把下好料的钢板预变形，然 后再加热实施热冲压，如图1b。可 用高强钢制造的车体构件如图2。
广泛。国内汽车业对该项技术也十 分认同，并有少数几个单位从国外 耗巨资引入了相关技术与生产线， 为一汽-大众等汽车制造公司的部分 车型配套热冲压件，关于该项技术 的研究工作也已经开始。本 文阐述了热冲压成形工艺原 理，对典型冲压件的热冲压 成形工艺进行试验研究。
2 热冲压成形工艺原 理
热成形工艺原理如图 1。首先把常温下强度为 500~600 MPa的高强度硼 合金钢板加热到880~950 ℃，使之均匀奥氏体化， 然后送入内部带有冷却系 统的模具内冲压成形，之 后保压快速冷却淬火，使 奥氏体转变成马氏体，成 形件因而得到强化硬化， 强度大幅度提高。比如经过模具内 的冷却淬火，冲压件强度可以达到 1 500 MPa，强度提高了250%以 上，因此该项技术又被称为“冲压硬 化”技术。实际生产中，热冲压工艺 又分为两种，即直接工艺和间接工
C
Mn
Si
Ti
Al Cr
% 保奥氏体向马氏 B 体的转变，模具
0.22
1.20 0.20 0.03 0.03 0.20 0.035 对 成 形 件 的 冷 却
16 汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M
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速度必须大于这个值，为此要提高 冷却介质的循环压力和循环速度， 及时带走模具表面的热量，也使成 形件各处冷却效果保持相同，使热 应力分布均匀，同时要使冷却介质 保持在一定的温度范围内。但是并 非冷却速度越高越好，过高的冷却 速度将导致成形件的开裂。 3.3 热冲压模具
氧化，加热前在钢板表面涂覆了保 护层；钢板被加热好后，迅速放入 带有冷却管道的冲压模具上，液压 机快速下行实施冲压成形，模具完 全闭合后液压机保压10 s，使钢板 在模具内保压定形并被充分冷却淬 火，实现奥氏体向马氏体的充分转 变。图5是获得的试验件。对成形件 切块取样进行微观组织分析，结果 表明淬火后成形件组织为板条状马 氏体，如图6。对成形件的拉伸力 学性能进行了检测，其屈服强度达 到1 036 MPa，抗拉强度达到1 547 MPa。硬度检测结果表明，成形件 硬度分布较为均匀，平均硬度达到 47.7 HRC，完全达到高强钢热冲压 件的产品性能要求。
可以把Honda越野车油箱防护罩的 变，强度等指标成倍提高。另外， 也会导致晶粒长大，恶化零件力学
5个件整合成3个件，减少零件数量 还添加了Ti、Cr、Mo、Cu、Ni等多 性能，另外还增加了生产周期，降
40%)，因此需要模具数量少，成本 种合金微量元素，因而提高了材料 低生产效率。
低，周期短。
的屈服强度以及其他力学性能，材
在模具凸凹模设计方面，不能 照搬冷冲压模具的设计方法，首先 热冲压工艺中回弹很小，几乎无须 考虑回弹对零件形状的影响，另外 还需考虑热胀冷缩对零件最终尺寸 和形状的影响，并以此为基础设计 凸、凹模的关键尺寸。
在冷却机构设计方面，冷却系 统必须保证模具对零件的快速、均
匀冷却，冷却管的总体布局、形 状、直径、冷却管与模具工作表 面、非工作表面以及冷却管之间的 距离、冷却系统密封等都是冷却机 构设计的关键所在，也是热冲压模 具设计的最重要技术之一。设计冷 却管道系统时，可以结合数值模拟 技术对各管道内的冷却介质的流动 情况进行模拟分析，使各管道都具 有相同的冷却效率，保证冷却的均 匀性。
与传统冷冲压工艺相比，该工 艺有如下诸多优点。
（1）成形后零件强度等性能指
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种特殊的具有自硬 同于传统冷冲压成形的板料成形新
性的硼合金高强度 技术，工艺参数纵多，工艺过程复
钢 板 。 和 现 在 的 杂，包括加热、成形和冷却等多个
图6 试验获得的热成形件的微观组织
AT &M
图4 带冷却系统的热成形模具
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汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M 17
成形所无法比拟的，如图3。
高，抗拉强度仅有500~700 MPa， 的过多热量损失以及过快的温度下
塑性、可成形性等性能也 降。因此，热冲压工艺中要采用能
很好，而通过热成形工艺 够实现高速成形较快的液压机。
的加热、成形、冷却后，
在冷却阶段，成形件被模具表
成形件被淬火，微观组织 面冷却淬火，发生相变，使奥氏体
冷冲压模具仅用于零件的成 形，而热冲压模具不但用于成形， 还要用于给零件冷却淬火，因此其 模具更加复杂，对模具材料选择、 模具设计等方面提出了更加严格的 要求。
在模具材料选择方面，热冲压 模具材料首先要有良好热传导系 数，确保钢板与模具表面之间的快 速传热，实现良好的冷却功能。模 具材料还要具备良好的热强度、热 硬度、高的耐磨性和热疲劳性，保 证在成形高温板料时，模具尺寸精 度稳定，表面硬度良好，能够承受 坚硬氧化皮及强烈热摩擦带来的磨 损，能够在剧烈的冷热交变作用下 具有良好的使用寿命。另外模具材 料还需具有良好的耐锈蚀性，保证 模具内部冷却管道不被冷却介质锈 蚀堵塞，因此国外一些热冲压模具 材料中都有较高含量的Ni和Cr。在 模具材料选择时，一般要根据具体 工作情况，参照热锻用热作模具钢 进行选择。
吉林大学材料学院 谷诤巍 姜 超 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 单忠德 徐 虹
1 前言
在降低油耗、减少排放的诸多 措施中，减轻车重的效果最为明 显，车重减轻10%，可节省燃油 3%~7%，因此塑料、铝合金、高强 度钢板等替代材料在车辆制造中开 始使用。其中，高强度钢板可以通 过减小板厚或者截面尺寸等方式减 轻零件质量，在实现车辆轻量化和 提高安全性方面比其他材料有明显 优势，可以同时满足实现轻量化和 提高安全性的要求，因此其在汽车 领域内的应用越来越广泛。