目前，熱成型分為直接熱沖壓和間接熱沖壓，如圖1所示。在直接熱沖壓中，半成品先被加熱，再轉(zhuǎn)移到閉式模具內(nèi)成型和淬火；間接熱沖壓主要使用預(yù)成型冷模，對(duì)形狀較為復(fù)雜或拉延較深的零件先進(jìn)行一次冷沖預(yù)成型，之后與直接熱沖壓工藝基本相同，如中通道等零件。

直接熱沖壓

間接熱沖壓

　　22MnB5 是熱沖壓技術(shù)最為常用的鋼種，通常，熱沖壓前其組織為鐵素體+珠光體，抗拉強(qiáng)度約600 MPa，經(jīng)熱沖壓后組織為全馬氏體，抗拉強(qiáng)度達(dá)約1 500 MPa（見(jiàn)圖2a）。眾所周知，C 含量對(duì)材料淬火后的強(qiáng)度影響較大，而Mn、Cr 等元素的影響較小。在調(diào)整好元素后，通過(guò)柔性化的冷卻速率便可獲得期望的相變和硬化效果，其中B 元素對(duì)硬化的貢獻(xiàn)較大，它能減緩?qiáng)W氏體向軟相（鐵素體）轉(zhuǎn)變，即提高淬透性。

下面分析一下熱沖壓工藝成本相關(guān)內(nèi)容。

工序步驟

說(shuō)到一種工藝的成本，我們首先要知道的是這種工藝的工序步驟，如下圖，熱沖壓的工序步驟：開(kāi)卷落料—加熱—熱沖壓成型—激光切割。將高強(qiáng)度鋼板加熱到900℃以上，快速輸送到壓機(jī)上，在材料具有高延展性的時(shí)候進(jìn)行熱沖壓成形。水冷卻模具確保零件快速冷卻，得到完全的馬氏體組織，具有高抗拉強(qiáng)度。由于零件的超高強(qiáng)度，后續(xù)工序采用激光切割進(jìn)行修邊和切孔。

將坯料加熱至900℃

機(jī)械手運(yùn)送加熱坯料

對(duì)加熱坯料進(jìn)行熱沖壓

熱沖壓成型

激光切割

生產(chǎn)設(shè)備介紹

熱沖壓中加熱和沖壓在一條流水線完成，其中加熱爐的長(zhǎng)度約在30m~50m，沖壓機(jī)噸位在800T~1200T左右，占地面積約500平米~800平米，功率1600千瓦~2000千瓦，投資約6000萬(wàn)到1億人民幣。

激光切割機(jī)的型號(hào)比較多，例如上圖中這臺(tái)TruLaser Cell 8030(TRUMPF), 投資約600萬(wàn)元(70萬(wàn)歐元),功率3千瓦,占地約75平米。

看到這里各位是不是發(fā)現(xiàn)了這是個(gè)燒錢(qián)的工藝，而且這個(gè)投資額也不是一般企業(yè)能承受的起的，因此對(duì)于熱成型的供應(yīng)商不會(huì)同時(shí)配多條生產(chǎn)線。我們?cè)谠u(píng)估成本時(shí)，設(shè)備選型方面也不需要做太多的糾結(jié)和考慮，基本上看看零件供應(yīng)商家里的生產(chǎn)線是什么噸位就用什么噸位了，這不像普通沖壓我們可以選一個(gè)性?xún)r(jià)比最高的設(shè)備的噸位。

人工及生產(chǎn)節(jié)拍

熱沖壓線操作工人數(shù)量3~4人，生產(chǎn)節(jié)拍在16~22秒。

激光切割機(jī)操作工人1人，節(jié)拍25~35米/秒。

實(shí)例分析

如下零件是A柱內(nèi)加強(qiáng)板。

沖壓采用1000T沖壓機(jī)床，1沖出4件，節(jié)拍約20S，激光切割80S。

　　目前，國(guó)外熱成型技術(shù)應(yīng)用已從傳統(tǒng)的等厚板熱沖壓逐步向先進(jìn)熱成型發(fā)展，并已有量產(chǎn)車(chē)問(wèn)世。國(guó)內(nèi)除合資品牌外，自主品牌的熱成型仍以傳統(tǒng)等厚板熱沖壓為主，并且應(yīng)用過(guò)程中還存在以下問(wèn)題：

　　a.原材料成本高、來(lái)源少。原材料以無(wú)鍍層板為主，無(wú)法保證最終零件的防腐性和表面質(zhì)量，歐美廠家?guī)缀跞坎捎猛繉訜岢尚弯摗，F(xiàn)階段Al-Si鍍層等厚鋼板和激光拼焊板受專(zhuān)利保護(hù)，只有一家國(guó)外供應(yīng)商提供，軋制差厚板也只有一家德國(guó)供應(yīng)商提供。

　　b.CAE分析能力差。目前難以準(zhǔn)確描述軋制差厚板和變強(qiáng)度板的性能，導(dǎo)致CAE分析精度不高。c.軟模件質(zhì)量差。用不帶鍍層的鋼板加工快速軟模零件時(shí)，由于加熱階段不帶保護(hù)氣氛，導(dǎo)致零件表面質(zhì)量很差；模具不帶冷卻管道，導(dǎo)致零件性能的穩(wěn)定性無(wú)法保證。

　　d.設(shè)計(jì)水平低。設(shè)計(jì)主動(dòng)權(quán)仍在熱成型供應(yīng)商手中，自身不具備完整的設(shè)計(jì)和分析能力，包括完整的模擬仿真能力。

　　e.驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不完善。隨著熱成型件的普及，各大自主品牌急須建立正規(guī)完善的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)才能保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量，包括外觀、尺寸、成分、性能和微觀組織等評(píng)判要求。

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