新時期熱沖壓成形技術(shù)的構(gòu)建探究

1、新時期熱沖壓成形技術(shù)的構(gòu)建探究摘 要：熱沖壓成形技術(shù)是一種常見的零件加工方式，尤其在汽車工業(yè)中應(yīng)用最為普遍。本文介紹了熱沖壓成形技術(shù)的根本原理，分析了溫度、時間、成形速度以及冷卻速度對沖壓成形的影響。并以汽車零部件加工為主要研究對象，通過熱沖壓技術(shù)獲取輕量化高強度的成形件，通過檢測成形件微觀組織為馬氏體，抗拉強度為1500MPa滿足汽車生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞：新時期 熱成形 沖壓中圖分類號：TG385              &#

2、160; 文獻標(biāo)識碼：A           文章編號：1674-098X202102b-0060-02熱沖壓成形技術(shù)是一種常見的零件加工方式，尤其在汽車工業(yè)中應(yīng)用最為普遍。將材料先加熱至奧氏體化狀態(tài)，該狀態(tài)下鋼板材料的塑性較好，強度低，并且具有一定的韌性，然后使用沖壓機在模具中進行沖壓并淬火，獲得相應(yīng)形狀的高強度金屬零件。通過熱沖壓成形技術(shù)獲取高強度的沖壓件來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的厚鋼板，不但可以有效降低零部件自身的重量，而且能大幅度地提升抗拉強度，廣泛應(yīng)用于汽車保險杠、AB柱、車頂側(cè)

3、梁的制造中，下面就對新時期熱沖壓成形技術(shù)的構(gòu)建進行深入分析。1 熱沖壓技術(shù)原理熱沖壓技術(shù)是一種將鋼板材料加熱至奧氏體形態(tài)下，快速進行沖壓成形，并且通過模具對零件進行淬火冷卻，獲得強度為1500MPa左右的馬氏體成形件?？梢哉f熱沖壓技術(shù)是將鋼板材料由奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)化的過程。奧氏體Austenite是鋼鐵的一種層片狀的顯微組織，該狀態(tài)下的鋼板材料?-Fe中固溶少量碳的無磁性固溶體，因此也稱為沃斯田鐵或者?-Fe。馬氏體Martensite是黑色金屬材料的一種組織名稱，是碳在-Fe中的過飽和固溶體。馬氏體和奧氏體的不同在于，馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)，奧氏體是面心立方結(jié)構(gòu)。奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變僅

4、需很少的能量，因為這種轉(zhuǎn)變是無擴散位移型的，僅僅是迅速和微小的原子重排。馬氏體的密度低于奧氏體，所以轉(zhuǎn)變后體積會膨脹。相對于轉(zhuǎn)變帶來的體積改變，這種變化引起的切應(yīng)力、拉應(yīng)力更需要重視。熱沖壓成形技術(shù)的原理如圖1所示。熱沖壓成形技術(shù)可以分直接沖壓和間接沖壓兩種形式，其中直接沖壓是將鋼板材料加熱至奧氏體后，直接傳送至模具上沖壓，模具外表有冷卻通道，可以在鋼板材料沖壓的過程中進行淬火冷卻，獲得馬氏體成形件。間接沖壓那么是鋼板材料先進行冷沖壓，然后再加熱成奧氏體進行淬火和校準(zhǔn)，確保成形材料強度到達1500MPa的馬氏體。2 熱沖壓技術(shù)工藝設(shè)計熱沖壓成形技術(shù)使用的設(shè)備包括：加熱爐、上下料裝置、

5、沖壓機、模具、切邊和沖孔設(shè)備。下面就對熱沖壓成形技術(shù)的工藝設(shè)計和特點進行詳細分析。2.1材料加熱加熱爐是熱沖壓成形技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，尤其是在汽車工業(yè)自動化生產(chǎn)線上，加熱爐具有自動進料和出料功能，并且有自動溫控裝置，實現(xiàn)在設(shè)定時間內(nèi)確保鋼板材料完成奧氏體的轉(zhuǎn)化。2.2上下料過程上下料裝置主要是通過機械手臂將奧氏體材料傳送至模具進行沖壓，上下料時需要平穩(wěn)抓取鋼板，同時減小夾持點鋼板溫度的變化，因此，采用高速機械手臂最大限度地縮短上下料的時間，這對于降低生本錢錢，具有十分重要作用。2.3沖壓沖壓機直接對奧氏體材料機械能沖壓，考慮到鋼板材料的熱脹冷縮效應(yīng)，需要有效的補償設(shè)計，模具內(nèi)有冷卻回路，具備淬火冷

6、卻功能?？紤]到熱沖壓是重新加熱到奧氏體區(qū)的過程，為了防止和減少加熱過程對材料造成的氧化，需要使用鍍層板，提高鍍層的結(jié)合力，防止加熱和成形過程中的剝落。鍍層板熱沖壓過程無氧化皮，減少了噴丸處理的過程，零件耐腐蝕性能高、不易生銹，但是制造工藝復(fù)雜，本錢相對較高。2.4切邊和沖孔切邊和沖孔是對沖壓成形件進行二次加工，由于成形件強度較高，常采用激光切割進行切邊和沖孔。3 熱沖壓技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)階段，中國寶鋼集團是國內(nèi)唯一熱沖壓鋼供應(yīng)商。使用硼鋼板B1500HS，化學(xué)成分如表1所示。通過熱沖壓技術(shù)制造汽車零部件，提升材料抗沖擊性能的同時提升汽車的平安性能和燃油經(jīng)濟性。下面將通過實驗驗證熱沖壓成形技術(shù)

7、的實際效果：實驗過程中，首先將硼合金鋼板送至加熱爐內(nèi)加熱至900，并且保溫5min，確保材料完成奧氏體形態(tài)轉(zhuǎn)變，此次使用的是帶Al-Si鍍層鋼板，防止鋼板材料在加熱過程中發(fā)生氧化。待鋼板材料完全成為奧氏體形態(tài)后，啟動高速機械臂迅速將材料放入帶有冷卻裝置的沖壓模具上，迅速啟動液壓沖壓機實現(xiàn)沖壓成形，模具完全閉合后保持10s，確保模具內(nèi)的鋼板充分淬火冷卻，從而實現(xiàn)鋼板材料由奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。通過常溫和高溫狀態(tài)對材料的單向拉伸進行實驗，獲取鋼板材料的根本力學(xué)性能數(shù)據(jù)。在室溫條件下，即溫度1050時對熱沖壓成形沒有明顯影響，保壓時間為155260s，冷卻速度一般為21/s，沖壓模具自帶淬火冷卻功能

8、，淬火后材料溫度為200，冷卻水臨界值為0.7m/s。對成形件進行微觀組織分析，可以得到該成形件的屈服強度可達1036MPa，抗拉伸強度可達1547MPa。通過實驗驗證熱沖壓成形件的回彈，壓邊力、凹模圓角半徑和模具溫度對熱成形下的回彈有較大影響，壓邊力越大，模具溫度越高，凹模圓角半徑越小，回彈量越小，同時冷卻速率不一致造成的熱效應(yīng)對回彈也有一定影響。4 結(jié)語綜上所述，熱沖壓成形技術(shù)是汽車工業(yè)中常用的零部件加工技術(shù)，通過熱沖壓制造的成形件具有強度高、質(zhì)量輕等特點。本文通過分析熱沖壓成形技術(shù)的根本原理及工藝特點，通過汽車工業(yè)生產(chǎn)的實際應(yīng)用，驗證了熱沖壓成形件強度可達1000MPa、抗拉強度可達1500MPa，為理想狀態(tài)下的馬氏體結(jié)構(gòu)。由此可見，熱沖壓成形技術(shù)可以很好的滿足新時期汽車工業(yè)對材料輕量化、高強度的技術(shù)要求，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻【1