熱沖壓成形技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用前景

  隨著汽車工業(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,因此汽車工業(yè)節(jié)能減排刻不容緩。汽車的油耗與汽車的自重呈線性關(guān)系,以乘用車為例,汽車自重每下降10%,油耗和排放下降6%~8%,汽車輕量化是節(jié)能減排的一個(gè)重要手段。汽車工業(yè)發(fā)展的另一個(gè)問題是安全。為了保證汽車的安全性,必須應(yīng)用高碰撞吸能的材料或采用厚度較大的材料,造成車子質(zhì)量的增大,這雖然可提高安全性,但和油耗法規(guī),節(jié)能減排有矛盾。既要輕量化,又要保證車輛的安全性,一個(gè)有效的手段就是應(yīng)用高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼。但高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用帶來了成形困難、模具壽命低,回彈大等問題,熱沖壓成形是獲得超高強(qiáng)度構(gòu)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(dāng)抗拉強(qiáng)度很高時(shí),沖壓、輥壓等成形技術(shù)均難以使構(gòu)件成形??估瓘?qiáng)度大于1200MPa的超高強(qiáng)度構(gòu)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)伴隨汽車工業(yè)的發(fā)展和各類法規(guī)的嚴(yán)格實(shí)施而在汽車工業(yè)迅速擴(kuò)大應(yīng)用。

  目前熱沖壓成形材料主要用22MnB5。中國(guó)汽車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(qiáng)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(xì)化晶粒,從而可以有效提高熱沖壓成形件的強(qiáng)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年以后開始在中國(guó)發(fā)展,但起始時(shí)生產(chǎn)線的裝備多半從國(guó)外引進(jìn)。2010年以后,中國(guó)的高校如華中科技大學(xué)等開始建立自主的熱沖壓成形的試驗(yàn)線。中國(guó)汽車工程研究院和華中科技大學(xué)在引進(jìn)線中采納了多層箱式爐的加熱方法,采用快速機(jī)械手傳遞工件,快速液壓機(jī)進(jìn)行熱沖壓,年生產(chǎn)量可達(dá)100萬沖次以上,目前運(yùn)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(shí)產(chǎn)權(quán)的熱沖壓成形生產(chǎn)線,該生產(chǎn)線具有高效節(jié)能、柔性智能的特點(diǎn),并首次采用電伺服壓機(jī),動(dòng)作的精度、準(zhǔn)確性比液壓機(jī)高;所采用的加熱爐為多層箱式爐,其制造工藝水平和結(jié)構(gòu)優(yōu)于國(guó)外的先進(jìn)水平。這條生產(chǎn)線具有占地面積小、投資小、性價(jià)比高的特點(diǎn),并具有節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn),有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

  目前,全世界熱沖壓成形生產(chǎn)線的總數(shù)已超過180條,相比之下中國(guó)還有很大差距。隨著熱沖壓成形技術(shù)的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)熱沖壓生產(chǎn)線的數(shù)量必將不斷上升??梢韵胍姡S著中國(guó)汽車輕量化的發(fā)展,熱沖壓成形生產(chǎn)線在我國(guó)將有很大的發(fā)展空間。