热成形技术在汽车冲压领域的应用 由于人们环保意识的加强和对汽车安全性要求的日益提高，世界各国对汽车安全和环保法 规的控制越来越严格。通过对先进高强度钢和超高强度钢的研究和使用，提高了汽车的碰撞性 能，同时也为实现轻量化做出很大贡献。为了解决高强度钢板冷成形的难题，人们研发出一种 针对高强度、超高强度钢板的热冲压成形技术。与冷冲压成形相比，热冲压成形具有成形后板 料回弹量很小、零件的贴模性好、尺寸精度高等优点。 奇瑞汽车股份有限公司规划设计院 伍宏昆 目前汽车厂家对整车的质量和经济性越来越重 视，而车身作为整车质量比例最大的单元，承担着 较大的减轻质量压力，故大多数厂家对采用新技术 特别是采用高强度和超高强度钢板材料提出了更多的 需求。采用高强度钢板和超高强度钢板（通常达到1 000 MPa以上），使设计时可以在达到强度要求的同 时有效减少钣金数量和材料厚度，从而达到减轻车身 质量的目的（提高经济性）；另一方面，采用高强度 钢板可以使车身更容易达到安全性能指标。目前的冷 冲压工艺在对高强度钢板进行成形的方面存在着明显 的不足，无法满足设计的要求，而热成形工艺可以弥 补这个缺陷。因此，热成形工艺技术目前广泛应用于 全球各大汽车公司的多种车型，重点使用在对碰撞要 求较高的部位，如门槛、前保险杠横梁、B柱、侧门 防撞板等。
1 热成形技术 1.1 由来 高强度钢板冷冲压的瓶 颈问题： a.成形性差，容易开裂； b.成形精度差，回弹大， 容易产生各种表面缺陷； c.所需设备吨位大； d.超高强度钢板冲压极其困难，甚至根本无法 冲压。 基于以上情况，热成形技术应势而生。 1.2 原理 热成形工艺就是利用在高温状态金属塑性和延展 性会迅速增加、屈服强度迅速下降的特点，使用模具 令零件成形的工艺。通过对特殊的高强度钢板加热到 900 ℃左右，使之易于拉延成形，再经过速冷，使钢 板抗拉强度达到1 450 MPa以上，从而达到零件超高 强度的要求。目前，BENTELER所采用的热成形材料 为BTR165(钢板)和BTR155（钢管），两种材料的特 性相差不大。BTR165在加热成形过程中强度、伸长 率的变化如图1。 图1 BTR165在加热成形过程中强度、伸长率的变化 昂贵的激光切割设备完成工作。
(2)冷冲压工艺成形的零件特点 a.由于是在室温下成形和采用冷轧板，零件表面 光滑； b.由于材料的塑性有限，在成形过程中零件易起 皱和破裂，易回弹，尺寸稳定性比较差； c.材料在加工过程中产生了加工硬化。 2.2 生产设备 热冲压生产设备主要有落料压机、加热炉、液压 机、水循环装置、激光切割设备、去氧化皮设备以及 零件传送机器人。 冷冲压生产设备主要有落料压机、 机械压机或压机生产线。 2.3 生产工装 (1)热冲压工艺的工装(如图3) a.落料模和预成形模； b.料片加热定位夹具； c.热成形模（在模具结构中需要设计出水冷却循 环回路）； d.去氧化皮夹具和激光切割夹具。 (2)冷冲压工艺的工装（如图4） a.落料模； b.冷冲压系列工序模具。
以本特勒公司BTR165材料为例，其成形前后的 材料性能如表1。 1.3 热成形工艺 热成形工艺流程如图2。热成形前，常温下高强 度硼合金钢板强度500~600 MPa；热成形后，其强 度超过1 500 MPa，提高200%~300%。 a.把特殊的高强度硼合金钢加热，使之奥氏体化； b.红热的板料送入有冷却系统的模具内冲压成 形，同时被具有快速均匀冷却系统的模具冷却淬火； c.钢板组织由奥氏体转变成马氏体，因而得到强 化、硬化，强度大幅度提高。 2 热冲压与冷冲压工艺对比 2.1 零件质量 (1)热冲压工艺成形的零件特点 a.由于选择在高温下成形，零件表面存在氧化， 表面质量不佳； b.零件在冷却过程中由于温度分布不均匀，易产 生热应力和热变形； c.由于材料的高塑性，在成形过程中零件不易起 皱和破裂，基本没有回弹，尺寸稳定性比较好； d.材料通过加工变形和快冷，晶粒得到了细化， 力学性能得到了提高。 e.材料经过变形和硬化后，强度提高，冷冲压切 边冲孔已无法达到工艺和零件精度的要求，需要利用 图2 热成形工艺流程 表1 BTR165成形前后的材料性能对比 Ｒ P0.2 / MPa Ｒ m / MPa Ａ /% 热轧300～680 440～850 12（Ａ 80min） 冷轧280～450 ≥450 20（Ａ 80min） 冲压硬化1 100±150 1 450±150 9±3（Ａ 5 ） 2.4 国内热成形技术的应用状况 a.国内汽车钢板的主要供应商（如宝钢）对热成形 技术非常重视，已经开展了热成形高强度汽车板的研 究，并成功开发出商品化热成形用高强度硼合金钢板， 这无疑会推动热成形技术与装备在我国的发展和应用。 b.目前，国内仅有一两家公司用高昂价格从国外 引入生产线，用于速腾、迈腾、宝来、奥迪等几款轿 车的A柱、B柱、前后保险杠等冲压件的生产。 c.一汽、二汽、奇瑞、长安、吉利等汽车公司 图4 冷冲压成形的工装 图5 热成形件在车身上的分布 正在迫切寻求用该项技术来提高汽车的轻量化及安 全性。 d.08雅阁车型在C-NCAP中得到5+的高分，其 中一个主要原因就是将高强度钢板的用量从13%提高 到48%，并且其中的关键部件如车门防撞杆等均采用 热成形技术。
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