热冲压成型概述.ppt

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1、汽车轻量化课程高强钢热冲压成形工艺分析主要内容高强钢热冲压成型的国内外现状高强钢热冲压成型主要设备高强钢热冲压成型工艺流程高强钢热冲压成型模具设计高强钢热冲压成型冷却系统高强钢热冲压成型工艺发展现状车用高强钢的使用趋势先进高强度钢（AHSS）的发展在白车身中，低碳钢与高强低合金钢（HSLA）的重量比呈下降趋势；约束淬火高强钢（PHS）的重量比呈上升趋势；烘烤硬化钢的用量将维持不变。通过低碳钢、HSLA的减少以及PHS的增加，使车身重量减轻。低碳钢（260-270MPa）烘烤硬化钢（300-390MPa）HSLA（440-650MPa

2、）DP600（590-980MPa）PHS（900-1500MPa）200541%12%-目前12%20%25%30%12%未来12%20%15%25%28%第三代AHSS发研发目标：性能可达到：1000-1500MPa时具备20%-30%的延伸率应用从碰撞安全件延伸至结构件甚至外覆盖件，如下图所示。美国汽车业高强钢的目标：1）第三代AHSS的量产，并且降低价格;2）强度达到1000-1500MPa，并可冷成形;3）材料可焊性好、成本低。各种性能的钢材在车身的应用与发展热冲压成型的主要设备热冲压工艺的主要设备包括:热冲压钢板、坯料的

3、拆卸系统、加热炉、转运过程中的机械手臂、压机、具有冷却系统的模具、激光切割机、喷丸机热冲压成型工艺流程热冲压是将硼板加热到奥氏体化温度以上，使其材料组织发生奥氏体转变，并在奥氏体化温度下保温适当的时间，板料内部组织经过一段时间后会全部变为分奥氏体，之后利用机械夹手夹持着红热状态下的板料，然后将其快速移动到具有冷却水道的水冷模具内，开动压机实现板料的快速冲压，并保压一段时间使板料以一定的冷却速率淬火并且实现内部组织由奥氏体完全转化为马氏体的过程。热冲压成形又分为直接(一次)成形和间接(二次)成形两种基本的类型。薄板的直接成形工艺过程主

4、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。二次成形过程是先通过一次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热冲压工艺流程示意图热冲压工艺示意图卷材下料加热传送冲压并迅速冷却高强钢热冲压成型的模具设计1.上垫板2.上垫脚3.上模座4.导向结构5.下模座6.下垫脚7.

5、下垫板8.凸凹模9.吊钩10.冷却系统板式热成型模具整体结构高强钢热冲压成型的模具设计模具的工作部件直接与零件接触。由于在高温下零件的流动性能优异以及回弹微小，因此在设计型面时考虑的主要因素是减小零件的流动阻力，并使零件与模具表面紧密接触，以期达到优异的冷却性能。热成形模具工作部件的必须具有合理的圆角半径值。圆角半径过小时，零件的直壁和过渡区变形过大，大大降低了危险断面的强度。总之，圆角半径小时会导致零件的拉深系数偏大，零件的流动阻力增大，零件与模具表面的摩擦力也相应增大，造成零件表面质量降低以及模具使用寿命缩短。理论上圆角半径越大

6、，越有利于降低零件的流动阻力，但是过大的圆角半径会导致过渡部分强度降低。在模具工作部件的设计中，凸凹模间隙值的大小对于零件的成形和冷却都有显著的影响。设计热成形模具凸凹模间隙的时候要考虑一下因素:(1>模具表面与零件间的摩擦情况。凸凹模间隙越大，零件与模具之间的摩擦力就越小，零件的流动阻力就越小，这样就越有利于冲压出表面精度高的零件。对于模具的寿命也越有利。(2)模具表面与零件间的接触情况。模具表面与零件之间的接触情况对热量的传递有重要的作用。间隙越大，零件表面与模具的接触就越不紧密，传热效果也就越差模具的工作部件是与零件直接接触的

7、部件，其作用不仅仅冲压零件成型，还起到对零件冷却淬火的作用。因此工作部件是热成形模具的核心部件，对设计和材料都提出了比较高的要求。设计准则可概括如下:(1)模具的设计必须符合冲压时的精度要求冲压的过程涉及到零件和模具的应力应变复杂剧烈的相互作用，因此设计时要保证在这种作用下零件表面的精度要求;(2)模具的冷却系统必须符合零件在型腔内淬火的要求。冷却系统不仅仅应该具备快速转移零件热量的能力，使零件快速淬火生成马氏体组织。而且还应该具备均匀的冷却效果，这样在冲压过程中零件和模具不至于受到剧烈的热应力，可以提高模具的寿命热冲压成型的冷却系

8、统热冲压模具冷却系统直接影响着板料奥氏体到马氏体微观组织转变的好坏以及相变产生是否均匀。因此热冲压模具冷却系统必须满足冷却能力强，冷却均匀性好的要求。为了使奥氏体尽可能多的转变为板条状马氏体，冷却系统首先要使成形件的冷却速度足够大，超