温州冲压加工铝合金板材冲压成形技术

安全、节能和环保是消费者最关心的轿车功能指标。现在，下降轿车燃料耗费、削减CO2和废气排放是社会的首要需求。车身轻量化对于减轻整车本身分量、下降油耗和促进节能环保至关重要。为了习惯轻量化的发展趋势，热成形工艺和使用技能应运而生。

热成形理论

热成形压力机简称热冲压，是相对于常见的冷冲压成形而言。为了协助减轻轿车本身分量并进步轿车的安全性，钢铁业开宣布许多品种的高强度钢板。为了战胜高强度钢板冷成形的困难，热冲压需求经过将钢板加热，使其板料上发生一个不断改变的温度场。在温度场的影响下，板料的基体安排和力学功能发生改变，导致板料的应力场也发生改变，同板料的应力场改变又反作用于温度场。

工艺进程

热成形工艺进程为：首先将常温下强度为500～600MPa的硼合金钢板加热到约940℃，全奥氏体后，将资料从加热炉转移到热成形的压力机中，该进程在空气中进行，有必要赶快完成，如果成形前资料温度降到750℃以下，就可能构成铁素体然后恶化零件的机械功能。送入内部具有冷却系统的模具内，压力机进行冲压、成形。板料在模具内快速冷却(水冷)，将奥氏体转变为马氏体(200℃以下)，冷却速度一般为-40～100℃/s以确保零件的淬透性，使冲压件得到硬化，大幅度进步强度(1500MPa)。所以热成形工艺就是板料内部温度场与应力场共存且相互耦合的改变进程。热冲压成形的出产流程为拆垛设备、加热炉、上料设备、成形冷却、激光切开和喷丸涂油，如图1所示。

图1 热冲压成形的工艺流程

热成形板料挑选

现在，热成形用钢均选用硼钢，因微量的硼可有用进步钢的淬透性，使零件在模具中以恰当的冷却速度取得所需求的马氏体安排，然后确保零件的高强度。热成形冲压板材首要分为镀层与无镀层板材。其中，无镀层钢板本钱低、焊接功能好，但其加热、冲压进程中有氧化皮发生需求进行喷丸处理，零件存储进程易生锈，耐腐蚀功能较差。22MnB5钢是典型的热冲压高强度无镀层钢板。22MnB5在不同加热温度下，抗拉强度随温度而改变(见图2)。从图2中可以看出，随温度的添加，板料抗拉强度在900℃时出现最大值，温度持续添加，抗拉强度出现下降趋势。板料在加热温度为900℃时，表现出的力学功能较佳。板料要到达抗拉强度为1500MPa，温度在940℃左右即可，强度是普通钢板强度的3～4倍。

图2 抗拉强度随温度改变

镀层板料首要为铝硅镀层板，比较无镀层板材，其优势为：加热炉在出产进程中无需维护气体;热冲压件在加热、冲压进程中无氧化皮发生，无需喷丸处理，对模具无影响;零件在贮存进程不生锈，耐腐蚀功能好。其缺陷为：板材(USIBOR1500，全球专利产品，Al-Si镀层)只可从国外采购，本钱较高;当板料加热到必定温度时，镀层易和加热炉陶瓷辊粘结，需定时替换陶瓷辊，年维护本钱较高。

热冲压设备技能使用

加热炉首要是对板料快速加热及进行板料温度操控的设备。其加热方法分为电加热、燃气加热和电气混合加热。依据加热炉结构方法首要分为辊底式加热炉、多层箱式加热炉和旋转式加热炉。加热炉首要用于解决高强度钢冷成形中的裂纹和形状冻住性不良等问题，使用于高强度轿车部件的制作以及车身结构件、加强件的成形。适用于热冲压的典型车身零件首要包含：前、后门左右防撞杆(梁)，前、后保险杠，A柱加强板，B柱加强板，C柱加强板，地板中通道，车顶加强梁等，如图3所示。

图3 热冲压设备技能使用

热冲压技能的优点包含：进步车型的磕碰功能，完成更大程度的车身轻量化，削减油耗和CO2的排放，零件成形相对较好，零件尺度精度好，车身结构规划简略，加强板数量有用削减，下降压力机吨位要求，有用进步零件的外表硬度及其耐磨性，下降冲压噪声，经过车身结构优化规划可以有用操控归纳制作本钱。但是此技能也存在许多缺陷：出产节拍慢(3～4冲程/min)，需求激光切开进行切边、冲孔，工艺影响因素比冷冲压杂乱得多，无镀层板热冲压进程会发生氧化皮需求定时整理，固有废品率远远高于冷冲压，单件本钱高，工作环境比冷冲压差，技能门槛和出资门槛较高，业界技能落后于试验，热冲压仿真精度相对较差，调试周期相对较长。

图4 后保险杠出产进程

在此今后保险杠实践出产为例(见图4)，出产进程：加热炉上料部分由上料小车、机械手和运送辊组成，上料机械手将板料放置在运送辊上，运送辊将板料运送到加热炉内腔，加热炉选用辊底式，板料途经前端快速加热区、结尾保温区到达出料口方位。出料口板料温度到达940℃，板料经运送辊快速到达加热炉线尾机械手指定的抓取方位，运送进程中板料温度急速下降，机械手快速抓取板料放置到模具中，确保板料的温度在750℃以上。压力机进行合模保压，压力机选用油压机(800t)，保压时刻为约8s。保压完成后构成半成品，再转到激光切开设备进行修边、打孔，最终转到抛丸涂油设备进行加工，打磨外表的氧化皮并涂抹防锈油，防止再次氧化。

发展趋势

现在，钢板热成形技能已成为国外轿车制作业的抢手技能，发展迅速。作为冲压零件高强化的另一种有用途径，热冲压在轿车范畴具有宽广的使用远景。

高强度冲压零部件吸收磕碰能量缺乏，面临日益严厉的关于磕碰与环境方面的法规以及零部件磕碰时最小化挤料的产品要求，热成形零部件可以更出色地吸收车辆磕碰能量，削减车辆磕碰型变，最大程度地维护车内人员安全并完成车身轻量化。

一些发达国家现已研制出部分加热方法，即同一个料片里不同加热，使料片表现不同特性的技能，即部分强化。部分加热方法有两种：模具部分加热(见图5)与料片部分加热(见图6)。

图5 模具部分加热方法（操控冷却速度）

图6 料片部分加热方法

为进步轿车配件磕碰功能而开发的部分热成形技能如图7所示。

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