【汽车用钢】由于高强度钢的高减重性能、高碰撞吸收能以及高疲劳强度等一系列突出优势,使得其在整个汽车制造工业不断向轻量化、高质化的方向迈进的历程中,一直作为轻量化的重要材料被制造商所青睐。近年来,汽车用高强度钢热成型技术的应用范围越来越广泛,很大程度还是基于其的工艺优势。
一、热成型加工工艺
进入到二十一世纪以后,我国各行业的技术水平都有明显的提升,在汽车制造方面也是如此。与冷成型加工技术相比,热成型加工技术的实施建立在一个不断变化的温度场之上。随着板料上的温度场的变化和改变,其基体组织和力学相关性能也在不断地发生一系列的变化,这会带来应力场变化的结果。在这种情况之下,变化了的板料应力场又会施加反作用于温度场,综合上述现象看来,热成型技术实质上就是板料内部的温度场和应力场相互影响相互作用的一个过程。基于以上结论,热成形的钢板成分就要与整个过程的热循环相匹配。
首先,是针对热成型加工工艺来说的,热成型工艺就是板料内部温度场与应力场共存且相互耦合的变化过程。在整个过程中,技术人员应该第一步将常温状态下强度为500~600MPa的硼合金钢板进行加热工作,在钢板到达880~950℃均匀奥氏体化之后,再进行第二步操作,将其置于一定的模具中,利用相关的冷却系统进行冲压定型,在这个冷却定型的过程中,原本的奥氏体就会最终转换为马氏体,极大程度地增强了钢板的强度和硬度。上述过程被业内称作为“冲压硬化”技术。
事实上,热冲压技术在具体实施过程中又可以划分为直接和间接工艺技术。所谓的直接工艺,指的就是在将材料置于模具后直接利用钢板加热不断地进行冲压已达到成型的目的和标准,这种技术主要是用在制作加工形状简单和变形程度很小的工具模件,而相对于形状较为复杂而且需要进行不断拉伸的工件,技术人员则必须选择间接工艺,以此来达到理想的效果。薄板的直接成形工艺过程主要是高强度钢板在高温炉中被加热到奥氏体化温度或以上,并保温一段时间以保证板料内部的组织完全转变为奥氏体,将红热板料快速放入具有冷却系统的水冷模具中快速冲压成形并保压一定时间以实现板料淬火,直接成形工艺需要价格昂贵的激光切割设备。间接成形过程是先通过直接冲压成形将板料冲压成需要的形状,然后在对预成形件再进行加热一定形一淬火,通过二次热冲压成形最终获得免除激光切边工序的高强度结构件。
图1 直接热冲压成形工艺示意图
图2 间接热冲压成形工艺示意图
热成型加工关键技术
其次是针对热成型加工的关键技术进行分析的,其中主要包括用钢选择、钢的表面镀层、模具设计及热成型零件的检测等。用钢选择方面一定要选择质量合格的钢材,这样才能够保证生产。另外在模具设计方面要不断更新、创新技术,提高模具的设计水平及质量,促进其更好的利用。最后是热成型的零件检测,需要进行力学性能检测、形状检测、厚度分布检测等。
热成型工艺的缺点
(1)零件成型后冷却速度和保压时间较难控制
自改革开放以来我国的社会发展速度不断加快,并且随着各种信息化技术的应用,在带动各行各业发展的同时也在一定程度上加快的人们的生活节奏,因此近年来人们对于汽车的需求量在逐渐扩大。目前我国在汽车制造方面不断投入新的技术,汽车用高强度刚热成型技术得到了较好的应用,但是在实际应用中,热成型工艺也存在一些缺点。首先,面临的主要问题就是零件成型后冷却速度和保压时间较难控制,在这方面目前我国的技术投入还不够,仍然有待提高。
(2)温度控制不准确导致零件变形、尺寸不精确
热成型工艺的第二个缺点就是温度控制不准确导致零件变形、尺寸不精确。在生产制造汽车的过程中,积极采取汽车用高强度钢热成行技术,但是由于这种技术对于周围温度厂的控制要求比较高,目前我国在此方面还没有进行有效的控制。因此热成型件冷却至室温的过程中,不同部位冷却速度不同会导致零件发生严重变形,从而影响成型零件的尺寸精度。这样一来,对于汽车制造也是存在不利影响的,为了满足广大消费者的需求,进一步提高我国的汽车制造水平,需要进行相关方面的技术投入和水平的提高。
(3)钢热成型技术的后续加工难度较大
钢热成型技术目前在我国还处于初步的研究阶段,因此针对汽车用高强度钢热成型技术在汽车制造过程中存在的一些问题还需要时间进行研究和改进。目前在一些大型的汽车制造企业中,初步应用了钢热成型技术取得了不错的效果,但是由于这种技术的后续加工难度较大,好肥制造周期会比较长。另一方面,由于热成型零件后续加工难度大,因而只能应用于一道工序即可成型的简单零件中,并且钢热成型技术与冷成型技术也不能进行同时的应用,这样就会带来很多的不便利,从而不利于降低汽车制造的成本。
(4)由于受到外界因素的影响,导致模具寿命降低
在进行汽车制造的过程中经常会受到一些不确定因素的影响,由于受到模具材料的强度、模具热处理工艺、高应力集中、模具表面温度频繁升高和降低等诸多因素的影响,热成型模具容易失效,导致模具使用寿命降低。模具使用寿命的高低是影响汽车质量以及价格的关键,另外对于消费者也要做到诚信,生产满足广大消费者需求的汽车。其实在汽车生产制造方面要不断更新技术,不仅要满足消费者的需求,更大方面来说是要不断缩小与发达国家之间存在的一些差距,从而不断提高我国的经济水平。
二、如何提高汽车用高强度刚热成型技术的水平
(1)对施工过程进行实时监控,及时处理突发性问题
钢热成型技术作为汽车制造中十分重要的一门技术,并且高强度钢热成型材料也成为目前我国汽车制造的主要材料,这就需要不断提高其应用的技术水平,另外还要不断应用信息化、智能化技术,对制造过程实施跟踪监测,并且针对监测中存在的问题要及时记录并反馈信息。在进行监测的过程中,还要推行信息化施工,其中包括预测、信息采集与反馈、控制与决策等方面的内容。通过提高信息化技术水平来不断提高汽车制造及管理水平,推动其更好的发展。
(2)不断加强对工作人员的培训,提高工作人员的技术水平
针对上述存在的一些问题,第二个提出的改进策略就是要加强对工作人员的技术和素质的要求。如何更好的提高工作人员的技术水平以及职业素养,这就要求企业在此方面要加强对工作人员的培训,并且还要不断地完善管理制度,针对汽车制造过程中存在的一些问题能够做出及时的相应对。另一方面,还要注重学习国外相关方面的技术经验,取长补短。在汽车制造过程中,技术要求是关键,我们必须不断重视工作人员的技术水平,只有这样才能够推动汽车行业更好的发展。







