目前冷沖壓工藝存在很多技術(shù)缺陷，如成型難度、產(chǎn)品質(zhì)量差、成型后易變形等問題，超高強(qiáng)度鋼熱沖壓技術(shù)的研究和應(yīng)用已被提上發(fā)展日程。雖然我國(guó)汽車制造領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了熱沖壓技術(shù)，但仍有一些技術(shù)問題亟待解決。本文簡(jiǎn)要闡述和分析了現(xiàn)有鋼材熱沖壓成形的技術(shù)特點(diǎn)和相關(guān)研究進(jìn)展。

一、鋼的熱沖壓成形技術(shù)

1.1  熱沖壓成形原理

熱沖壓成形技術(shù)是指將硼合金鋼板加熱到再結(jié)晶溫度(約900℃)以上，利用金屬板在高溫下塑性和延展性的明顯增加,屈服強(qiáng)度迅速下降的特點(diǎn)，在模具中以大于27℃/s的冷卻速度沖壓成型，然后快速冷卻淬火，從而使鋼從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的工藝。

1.2  熱沖壓成形工藝特點(diǎn)

近年來，隨著我國(guó)對(duì)鋼沖壓技術(shù)的不斷研究，出現(xiàn)了新的沖壓技術(shù)——熱沖壓。沖壓技術(shù)受到?jīng)_壓行業(yè)的廣泛關(guān)注。采用熱沖壓技術(shù)可獲得先進(jìn)的超高強(qiáng)度沖壓件，鋼材的抗拉強(qiáng)度、塑性和延展性顯著提高。采用常規(guī)冷沖壓工藝，會(huì)出現(xiàn)工件所需沖壓力大、易變形、產(chǎn)品質(zhì)量差等問題。然而，熱沖壓工藝技術(shù)解決了傳統(tǒng)冷沖壓工藝帶來的成型性和形狀凍結(jié)等不良問題，近年來發(fā)展更加迅速，在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

1.3  熱沖壓成型材料

在傳統(tǒng)的冷沖壓工藝中，對(duì)TRIP鋼、馬氏體鋼等一些先進(jìn)的高強(qiáng)度汽車鋼板進(jìn)行了加工成型，零件的性能指標(biāo)基本上保持不變。在熱壓工藝中，硼鋼被廣泛使用，其主要成分為22MnB5，常溫拉伸強(qiáng)度僅為500~700MPa，但經(jīng)熱沖壓淬火后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，材料的力學(xué)性能顯著提高，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1500兆帕，屈服強(qiáng)度可達(dá)1000兆帕以上，硬度可達(dá)50HRC。

1.4  熱沖壓成型模具

在冷沖壓成形技術(shù)中，模具只用于成形零件，沖壓前后零件的機(jī)械強(qiáng)度不會(huì)有太大變化。在熱沖壓工藝中，模具需要通過成形、淬火等工藝成型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成形后的零件強(qiáng)度更高，綜合性能更好。

國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道過Al2   O  3/Cu復(fù)合材料用于熱沖壓模具，模具材料的合理選擇對(duì)熱沖壓技術(shù)至關(guān)重要。在成形、冷卻淬火過程中，熱沖壓模具材料應(yīng)能實(shí)現(xiàn)快速、均勻冷卻，并同時(shí)具備快速傳熱、冷卻的功能。

因此，模具不僅要有良好的熱機(jī)械性能、耐磨性能、耐腐蝕性能和抗熱疲勞性能，還要合理設(shè)計(jì)凸、凹模具尺寸，保證生產(chǎn)出的零件質(zhì)量合格可靠。為避免零件局部冷卻速度不一致造成的熱沖壓部件硬度不均現(xiàn)象，設(shè)置冷卻水回路系統(tǒng)對(duì)模具進(jìn)行冷卻，使其具有持續(xù)冷卻能力。而且反復(fù)沖壓，模具溫度不斷升高、降低，會(huì)降低模具的使用壽命。因此，我們迫切需要找到一種能夠?qū)⒗鋮s能力提高、并且耐用的模具。

二、熱沖壓成形技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)冷沖壓工藝包括加熱、成型、冷卻和后續(xù)處理，不同加工環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)不同。熱沖壓成形工藝主要由下料、預(yù)成形、加熱、轉(zhuǎn)移、沖壓成形、淬火及后續(xù)處理這幾個(gè)工序組成。

熱沖壓成形技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：回彈容易控制，抗變形能力小、零件表面硬度、具有良好的硬度特性。零件尺寸精度高，抗凹性好；鋼的沖壓性能好，成形阻力低；車身零件生產(chǎn)周期短，強(qiáng)度高；減少了零件的厚度和加強(qiáng)板的數(shù)量，有利于實(shí)現(xiàn)車身的有效減重等。

在熱沖壓工藝中，為了縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：加熱溫度不宜過高，應(yīng)保持在再結(jié)晶溫度以上；爐子需要保溫一定時(shí)間，保溫時(shí)間不宜過長(zhǎng)；有較高的沖壓速度和一定的保持時(shí)間；在冷卻和淬火的相變中，冷卻速度不能太低；沖壓板材厚度不宜過厚；模具材料應(yīng)合理選擇和設(shè)計(jì)。

三、熱沖壓技術(shù)的研究進(jìn)展

熱沖壓技術(shù)率先在歐美廣泛應(yīng)用，可有效減輕車輛重量、降低成本、提高車輛碰撞穩(wěn)定性。目前，該技術(shù)已在世界各國(guó)引起廣泛關(guān)注。相繼開發(fā)了硼鋼熱沖壓技術(shù)并在車門保險(xiǎn)杠、 A、 B、 C柱、保險(xiǎn)杠加強(qiáng)梁等部件上投入生產(chǎn)，該技術(shù)投入生產(chǎn)實(shí)踐后，能有效減輕汽車重量，提高穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本，因此在市場(chǎng)上備受青睞，獲得了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。

3.1  國(guó)外研究現(xiàn)狀

世界汽車工業(yè)在熱沖壓成形技術(shù)的研究上投入了大量的精力，主要分布在相對(duì)發(fā)達(dá)的歐洲國(guó)家，幾乎壟斷了全球熱沖壓成形市場(chǎng)。作為一種新的成形技術(shù)，熱沖壓可以實(shí)現(xiàn)沖壓件的高強(qiáng)度，這引起了許多研究者對(duì)熱沖壓技術(shù)研究和發(fā)展的興趣。

3.2  國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

由于熱沖壓成形技術(shù)是一種先進(jìn)的汽車制造技術(shù)，其應(yīng)用可以使汽車更好地達(dá)到減重、環(huán)保的要求，提高汽車的抗沖擊能力和抗碰撞穩(wěn)定性，因此受到了我國(guó)乃至全世界的關(guān)注和重視。雖然我國(guó)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究比較滯后，但可以說，我國(guó)近年來發(fā)展很迅速，緊跟時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，研發(fā)步伐也很快。在國(guó)內(nèi)，各個(gè)企業(yè)和科研單位都展開了對(duì)熱沖壓成形技術(shù)的研究。

四、結(jié)束語

隨著熱沖壓技術(shù)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用，我國(guó)先進(jìn)超高強(qiáng)度沖壓件的制備更加廣泛，技術(shù)也更加成熟。其中模具的結(jié)構(gòu)、性能逐漸趨于理想化，成型件的綜合性能也更好，尺寸精度更高。與冷沖壓相比，熱沖壓后工件的力學(xué)性能有了顯著提高。未來，中國(guó)熱成型技術(shù)將不斷完善，其在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大，熱成型市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。