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行业新闻

如何打造安全坚固车身 解析热成型钢加工工艺流程


Date: 2024/1/5 13:36:13

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近年来,国内“新基建”政策的推动,以及智能化、数字化和5G技术的普及与应用,大大加快了汽车产业进程。车身冲压、焊装及连接工艺该如何与“轻量化”、“智能化”、“工业4.0”等新时代概念相结合?汽车冲压产业该如何加速新工艺技术的开发与应用?轻量化及复合性材料如铝镁合金、碳纤维等在汽车上的运用,新能源汽车、电动汽车的迅猛发展,车身连接工艺将有哪些挑战?本届大会将聚焦上述问题,为汽车制造商提供新的思路。


随着我国基础设施建设进程的不断加快,我国工程机械行业发展迅速,汽车产业的智能装备企业及系统集成商也纷纷进入工程机械领域,加快工程机械行业智能绿色化进程。本届大会也将聚焦工程机械焊装智能产线的打造及管理


此次活动包括1场全体大会3场主题论坛活动预计吸引来自超过400+整车厂、电池电机生产厂家的研发、生产工程技术人员,150+一二级原始设备供应商,共1800+核心决策人注册参会。


车身轻量化是一直困扰各大整车厂的重要问题。在这个背景下,高强度钢成为了一种具有很大潜力的解决方案。在相同的重量下,高强度钢可以显著提高车身的强度,进而改善车辆的碰撞安全性能。然而,这种材料的成形难度较大,回弹现象也较为严重,给工装制造和调试带来了很大的挑战。
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热成型钢的出现为以上两大难题提供了一个完美的解决方案。这种材料具有较高的强度和刚度,同时又可以保持较低的密度,从而实现了轻量化的目标。在制造过程中,热成型钢经过高温处理后,可以进行深度加工,成形效果更好,回弹现象也得到了很好的控制。


汽车用热成型钢的成分和性能是经过精心设计和严格筛选的。这种材料主要由铁、碳、锰、硅等元素组成,其中碳和锰是主要的强化元素。通过合理的成分搭配和热处理工艺,可以得到具有优良性能的热成型钢。

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制造工艺方面,热成型钢主要采用高温加热、深度加工、冷却等步骤。首先将原材料加热至奥氏体化温度以上,然后进行深度加工,如冲压、弯曲等,以形成所需的形状和结构。加工完成后,进行冷却处理,使材料恢复到室温,并保持所需的强度和刚度。


热成型钢板的成分和性能

汽车热成型钢板,又称为硼钢或B钢,宝钢的产品手册中也称之为PH钢(Press Hardening)。以常用的22MnB5为例,其化学成分中,C含量为0.23%,Si含量为0.25%,Mn含量为1.2%,而B含量仅为0.003%。B元素的主要作用是提高钢板的淬透性。


以宝钢热成型用钢HD950/1300HS为例,其性能卓越。在热处理前,其屈服强度(YS)为280-450MPa,抗拉强度(TS)大于450MPa,断后延伸率达到20%。经过热处理后,其屈服强度(YS)大于950Mpa,抗拉强度(TS)大于1300MPa,强度提升至少2.5倍。


在白车身上,使用热成型钢板的主要零部件包括:A柱、B柱、C柱、上边梁、门槛边梁、中央通道、地板横梁、前围板等。这些车身关键骨架件使用热成型件,能在碰撞事故中有效保证车身框架结构的完整性,从而保护乘客。


热成型件制造工艺流程

落料片的生产过程,如同一块待雕的玉,在开卷落料线上经历一番琢磨,形成特定轮廓的料片,再由机器人通过真空吸盘将其送至打码机,打下身份标识后,放至输送线上传送至加热炉。

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金相组织奥氏体化初始硼钢的金相组织是铁素体和珠光体,热成型过程中Austenization阶段先加温至930-950℃再保温使得板料内部组织完全奥氏体化。这一过程犹如将一块金属置于炉火中,经过一番锻炼,使其变得更加坚韧。奥氏体组织的塑性非常好,强度低,非常适合冲压加工。


热冲压加工从加热炉出来的板料会迅速被机械手夹钳送至热成型模具型腔进行冲压加工。热成型模具相比冷冲压模具关键区别在于多了水路冷却系统。保压冷却的过程中(淬火),板料的金相组织会完全变为马氏体组织。马氏体组织的强度、硬度非常高,热成型件的抗拉强度可达1500MPa,零件表面硬度可达到52HRC。这一转变,如同从火热的青春中淬炼出的坚硬与力量。


激光切割由于热成型件强度硬度大,使用传统的冷冲压模具进行修边冲孔的话,模具部件磨损严重、寿命严重缩短。目前的解决方案是在热成型线尾配备3-4台激光切割机器人进行修边冲孔加工。这一举措,无异于为热成型件穿上了一件精致的外衣,既保护了它内在的坚硬,又赋予了它外在的光彩。


后处理由于在热成型加工过程中,零件处于高温状态时表面被氧化形成氧化膜,一般需通过喷丸处理来清理零件。这一环节,如同为热成型件进行一场细致的SPA护理,使其焕发出崭新的光彩。

文章来源:汽车谷、AI汽车制造业


eCar Lightweight Expo 2024 上海轻量化设计与制造展AMTS 2024主题展之一,将于2024年7月3-5日在上海新国际博览中心举办。


展会依托于上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会(AMTS)在汽车研发、设计、制造前端市场20年的人气和产业资源积累,专注于汽车设计、研发领域新材料及材料性能测定、复材成型、碳工程、铝工程及多材料连接技术与设备。除了继续展示汽车轻量化新材料、轻量化制品部件、轻量化的加工工艺及结构优化的相关产品和设计方案外,还将为eCar产业链的设计、研发、技术、采购、科研院所、工程技术提供完整的解决方案,更是底盘与车身结构件一体成型相关技术、产品的交流及展示平台。


展示范围包含:轻量化解决方案相关企业及设计公司、软件及工具新材料及材料性能测定(铝、镁、钛及其合金、工程塑料及复合材料等);复材成型技术及装备(热成型、挤压、冲压、滚压、液压、模具、检测及质量控制等);碳工程技术及装备铝及镁工程技术及装备(特别是底盘与车身结构件一体化压铸技术及相关设备、模具、材料、工艺等);多材料连接技术与设备前瞻轻量化关键零部件技术(供应链)(车身 、底盘 、内外饰等汽车轻量化、相关压铸件、锻造件、冲压件等);其他(机加、质量控制与检测、环保等)


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