汽车结构件热成形技术（硼钢）————有问必答

danielzyp

楼主，咨询你一个问题，热成形需要不需要预成形？热成形之后强度 上不去，怎么解决？

dingx1

热成形是一种生产极高强度钢铁的技术（屈服强度1200 – 1400 Mpa，延伸率5-10%），早期应用于军工领域，最早由Norrbottens Jernverk, Luleå （今天的瑞典钢铁公司）开发。材料具有超高强度（车身重量更轻）、复杂部件一次成型、无回弹等特点。
汽车上典型的应用主要是车身结构件，A/B/C柱、中通道、前后保险杠、加强筋等等。

由于本人从事行业的关系，对该技术十分了解，可以从材料、设备、工艺等方面尽量回答； 如有兴趣请在本帖留言，争取每天上线回答问题。



补充内容 (12-12-2011 10:09):
热冲压、热压制、热成形、热成型(Hot Forming 、Hot Stamping 、Hot Pressing 、Die Quenching、Press Hardening)
以上是热成型的不同叫法，但都是同一种技术

einfach

还是想问一下工艺性。热成形零件如何设计？

einfach

感谢楼主给学习的机会，还请不吝赐教。谢谢！
热成形模具用什么材料？
模具冷却孔径多大？
孔中心离模具表面多少距离？
板料冷却速率如何计算？或如何在模具设计中体现?

热成形零件如何设计？需要注意什么？
或零件工艺性如何把握？

万分感谢！

dingx1

热冲压技术在欧美，特别是欧洲得到非常广泛的应用，被普遍认为是有效减轻车重、提高碰撞性能和降低车身制造成本的有效手段。

dingx1

大众系列车型中一般有10％以上的热冲压零件使用比例；
FIAT拟在后续新车型使用16％以上热冲压零件；
Volvo拟在后续新车型使用35％以上热冲压零件。

2008－2010年EuroCarbody相关信息汇总：
热冲压零件的使用比例普遍在4％－15％之间；
A、B柱普遍采用热冲压工艺；

dingx1

einfach 发表于 2-12-2011 16:54
还是想问一下工艺性。热成形零件如何设计？

由于硼钢是在加热状态下成型，所以几何性能与拉伸性能非常的好，多复杂的形状基本都可以一次成形。唯一的需要注意的是边角的位置不便于内置冷却水道，会影响冷却时间和效果。

*硼钢加热后延展率约为40%

d2650011

楼上问的好有学问？我对于这块，完全是空白？只好搬个小板蹬一边旁听了！

ppllss

dingx1 发表于 2-12-2011 15:00
网上能搜索到的资料并不太多，也不尽准确，老外对技术的封锁还是相当严的。

欧洲设备厂的资料我倒是 ...

兄弟看下这车身如何

henry14

前段时间 俺分析的一个零件曾经考虑使用热压成型 后来基于成本方面的考虑 还是没有采用 LZ有没有关于热成型方面的比较好的学习资料拿出来大家共享啊 谢谢了！

ppllss

热成型就是硼钢？

天涯地卜师

楼主，请以汽车B柱为例子，说明一下为什么要使用热成型，有说明优点，成本上有大多区别。
有没有实物的图片放几张上来，我是新人，没有见过。

dingx1

einfach 发表于 1-12-2011 13:23
感谢楼主给学习的机会，还请不吝赐教。谢谢！
热成形模具用什么材料？
模具冷却孔径多大？

由于材料成型时的状态是加热状态，所以需要的成型压力（压机吨位）并不算大，一般800吨的压机可以满足所有部件需求（包括中通道件），所以模具的硬度并不是最重要的。

根据各家欧洲模具厂的标准和产能不同，模具钢选择都有不同，但是焦点主要集中在材料的高热传导性（淬火时间短）和耐极端温度变化上（反复的极热到极冷转变）。

目前国内还不能生产供热成形使用的模具（极少数低产试验模具除外），绝大多数生产模具靠欧洲进口。

热成形模具的瓶颈主要集中在成型模拟上，相比冷冲只需计算表面成型材料减薄等因素外，热成形还需要模拟材料温度变化（热流失）和模具内冷却水道的开发。由于市面上没有专门的软件可以使用，所以各大厂商都是靠自己开发的软件来完成模拟。

dingx1

ppllss 发表于 2-12-2011 00:44
热成型就是硼钢？

广为流传的一个错误概念就是热成形等于硼钢，不完全正确。

硼钢是加入稀少硼元素的合金，但是硼钢自己并不是超强度钢板（一般硼钢板强度在400兆帕左右）。只有硼钢在经过热处理（加热到850°以上）然后急速冷却淬火（10秒内降到400°以下），完成奥氏体向马氏体的转化后，才会产生超高的强度，一般淬火后的强度在1200~1400兆帕之间，极限强度甚至可以到2000兆帕（宝钢热冲压厂生产的防弹钢板）。

而硼起到的作用只是提高材料淬火的深度。

这过程与我们老祖宗铸剑时将加热的剑坯放进冷水（油）淬火的工艺一样，只不过现代人将之标准化、工业化、规模化。

dingx1

天涯地卜师 发表于 2-12-2011 13:09
楼主，请以汽车B柱为例子，说明一下为什么要使用热成型，有说明优点，成本上有大多区别。
有没有实物的图片 ...

B柱是热成形中最典型的部件，其提供的安全性能加强也最为明显。

斯柯达

可以明显的看出，对比使用传统B柱的Superb I和使用热成形B柱的Superb II，热成形B柱不但组件更少，重量更轻，最重要的在碰撞模拟中，传统B柱发生150mm的形变，而热成形B柱则基本没有形变。

成本热成形B柱肯定高于普通钢，但是单纯的在制造成本上对比普通B柱和热成形B柱并不公平。(商品只有在质量相当时对比价格才有意义）这也是为什么热成形大多应用于欧系高端车。但是由于近几年国际上对该技术不断投入和制造工艺的升级，逐渐商用车和部分中端车型也越来越多的使用热成形部件，导致热成形部件的成本也越来越低。

某长春德资厂出产的B柱由2005年的300+RMB一根降到现在的150+RMB， 我相信不远的将来热成形的成本将等于甚至低于普通高强钢冲压件。（现在的所有热成形部件均一次成型，与需要数次成型并回弹大的高强钢相比，高下立分）

想看实物的话可以看这个连接；
http://v.youku.com/v_show/id_XMjcyNzY0NTc2.html
其中的热成形B柱使用的应该是ArcelorMattal钢铁公司涂层硼钢USIBOR1500，所以颜色深灰偏蓝，裸板的颜色应该更白一些。