热成形钢板技术 PPT

中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术研究中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术是一项研究中厚钢板加工
的先进技术。

该技术利用电磁感应原理，通过高频电磁场在钢板中产生感应电流，从而使钢板表面受热并达到所需的加热温度。

与传统的加热方法相比，电磁感应加热具有许多优势。

首先，它可以实现快速、均匀的加热，从而提高生产效率。

其次，由于加热过程中只有钢板表面受热，因此可以减少能量损耗并节约能源。

此外，该技术还可以实现局部加热，使得钢板在加工过程中的变形更加可控。

在研究中，需要重点考虑以下几个方面。

首先是电磁感应加热系统的设计与优化，包括频率选择、线圈设计等。

其次是加热温度与时间的控制，以保证钢板达到所需的加热温度并控制加热过程的时间。

同时，还需要研究加热温度对钢板性能的影响，以确保加热过程中不会对钢板的力学性能产生不良影响。

还需要研究电磁感应加热渐进成形技术在中厚钢板加工中的应用。

针对不同的加工要求，可以探索不同的加热方式和工艺参数，以实现最佳的加工效果。

同时，还需要考虑生产成本和设备投资等因素，以确保该技术在实际应用中的可行性和经济性。

中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术是一项具有广泛应用前景
的先进技术。

通过深入研究和开发，可以进一步优化该技术，提高钢板加工的效率和质量，为相关行业的发展做出积极贡献。

汽车“热成形钢板冲压件”材料手册一、零件性能要求及应用采用热成形钢板冲压件的零件通常是车身碰撞传力路径的安全结构件，大多要求具有高强度，起到防止碰撞时过分变形、入侵乘员生存空间的作用。

同时对零件的韧性有一定要求，比如车门防撞梁、B柱等，在发生碰撞发生变形时，不能过早弯折断裂，以起到吸收能量的作用。

下图1为沃尔沃V系列车型的白车身用材示意，红色代表热冲压零件，主要集中在正碰和侧碰路径上，包括A柱、B柱、C柱、前后纵梁、顶盖横梁、上边梁、门槛、地板横梁等。

由于轻量化及碰撞安全的越来越高的需求，热成型钢在汽车骨架上的应用比例也在不断扩大。

根据GM的公开资料，预计目前热成型钢年产能已达600万吨，与之相比，发展多年的第三代冷冲压高强钢的产量仅为3万吨。

如下图2，以Volvo为例，XC90在2015年热成型钢单车用量已从7%提升到38%，目前最新车型已达42%。

钢质或轻度钢铝混合路线的车企均大幅提升热成型钢占比，部分电动车企开始在电池包结构件上量产应用。

二、材料性能要求为了保证乘员舱的完整性和防撞性能，一般对热冲压材料（通常指1500MPa和1800MPa的硼钢）有如下需求：1. 高的材料强度；2. 良好的弯曲断裂韧性；3.均匀的组织性能；4.合适的成本；5.镀层材料还需求较好的耐蚀性（分为镀AS、镀锌和裸板）；6.良好的热处理工艺性能（奥氏体化温度、临界冷却速度）；7.良好的点焊、激光焊性能。

当然，现在随着汽车安全件的精细化设计需求，除了需求越来越高强度的硼钢（22MnB5、28MnB5、34MnB5）外，也需要中等强度的高韧性的热冲压材料作为软区材料，例如B柱的下端使用低合金高强钢6Mn6等，此类材料的需求为高弯曲韧性、良好的可焊性、较大的临界冷却速度，室温组织可以为铁素体、珠光体或马氏体组织。

三、行业用材分析1、行业用材现状•从基材来讲：①硬区：目前热冲压钢板主要应用的是1500MPa的22MnB5和1800MPa的34MnB5硼钢，用作硬区部位，即需要超高强度来减小或防止变形的部位；②软区：基于激光拼焊（TWB，Tailored Welded Blanks）技术的成熟，也有500/600MPa级的6Mn6、1000MPa级的8Mn*、1200MPa级的12Mn*等材料用于激光拼焊件的低强度部位，俗称软区。

热成形钢板凸焊工艺介绍及参数说明1.前言：由于热成形钢板的超高强度，具有极高的机械安全性，因此在汽车行业越来越多的被采用，使用部位集中在汽车的前/后保险杠骨架、A柱/B柱、中央通道及前后门防撞板等重点部位，这些部件上均有螺母及螺栓需要凸焊；而中频逆变式点凸焊机、电容储能式点凸焊机是热成形钢板与螺母、螺栓焊接的首选电阻焊设备。

前保险杠A/B/C柱门槛2.工艺分析：热成形钢板主体为马氏体，具有较高的屈服强度（大于1100MPa），较高的抗拉强度度（大于是1500 MPa），较高的硬高（大于45HRC），较小的延伸率（小于10%）；而且工件表面一般有镀层和氧化层；而凸焊螺母和螺栓则多为8.8级，少数为10.9级；两者不容易生成熔核或有效的固相联接，因此对凸焊设备的要求比较高；在汽车行业用到的电阻焊设备主要有三种：工频交流点焊机、中频逆变直流焊机和电容储能式焊机，凸焊因其需要硬规范来焊接，即较短的焊接时间、较大的焊接电流和较大的焊接压力，因此两种直流焊机成为欧美汽车零部件企业凸焊设备的首选：中频逆变点凸焊机和电容储能式凸焊机；热成形钢板特殊的物理性能，使其对凸焊设备的要求更高：需要更高的峰值电流和更短的焊接时间，而电容式储能焊机具有极高的峰值和极短的焊接时间，因此其成为目前热成形钢板凸焊的最佳选择；储能焊机是利用电容储存能量而在瞬时释放出电流，（有效焊接时间为5MS-16MS），集中大电流穿过凸点或凸台等小面积点时产生巨大热量而达致熔接效果，（达数万安培到几十万安培的次级电流）；电容式储能焊机放电波形图3.案例分析：例1：苏州安嘉为某车型A柱螺母凸焊，板材为BTR165H热成形钢，厚度1.8MM;螺母为M10凸焊法兰螺母，三段月牙凸台；焊接要求：扭矩130N.M，推脱力8KN，螺纹无损伤，外观无明显损伤；凸焊螺母示意图汽车A柱示意图3．1焊机：机型为DR-30000J，采用山形电极垂直加压；电容式储能名称凸焊机型号DR-30000J充电电100V-800V压加压方气动加压式最大短160000A路电流最大焊29000 N接压力电极材铬锆铜3．2焊接规范调整：3．2．1在常规电阻焊工艺参数调整时，三个基本要素：焊接时间、焊接电流、焊接压力缺一不可，而在电容式储能焊机则无焊接时间调整这一项，焊接电流也是通过充电电压反映出来的，因此储能焊机规范调整主要是在焊接压力和充电电压之间匹配，特殊情况下会再加一项回火电压用于细化晶粒；3．2．2本案热成形钢螺母凸焊工艺调整时需要克服的难点：1.焊接压力的设定，由于热成形钢板的强度较高，熔接时需要更大的压力，但凸焊螺母的强度较低，较大的压力会导致凸点过早的压溃，因此焊接压力最好采用马鞍形压力曲线，实用情况是阶梯状的二段压力更为普遍些，这样能保证凸点不过早压溃变形，又能在熔核生长后期不会产生太多的飞溅；2.充电电压的设定，过高的充电电压在焊接时产生过大的热量，螺母金属表现为挤出、飞溅，会造成两种情况，一是飞溅导致熔合联接面积减少（过烧），螺母推脱力下降，二是螺纹塞规无法通过；较低的充电电压则会导致熔接深度不够，出现螺母推脱力不达标和虚焊；3．2．3工艺规范调整方法，两个焊接要素（充电电压和焊接压力）调整时需以其中一个为基础对另一数值做出调整匹配，不可同时调做出两项调整；此处应考虑到经验的运用，有类似的螺母凸焊的参数可以做为参考，能有效减少调整的次数，只是热成形板材的焊接需要更大的电流和压力，可以从同规格在普通材料上的测试数据做为起点开始调整，经过试焊及试验室验证找出最佳的数值；需要注意的时，在批量生产时应在试焊数据基础上加大3-5%，以满足产品其它原因造成的波动下限；3．3焊接参数确认：3．4工件推脱力及破坏测试：测试设备扭力钣手、万能实验机、螺纹塞规测试结果扭力﹥180 N.M；推脱力﹥12KN，螺纹无异常，外观无损伤例2：某车型B柱螺栓凸焊，板材为BTR165H热成形钢，厚度2.0MM;螺栓为M10凸焊螺栓，三凸点；焊接要求：推脱力8KN，螺纹无损伤，外观无损伤；3．5焊接参数确认：3．6工件推脱力及破坏测试：4．电极部分工艺补充：4．1在热成形钢版凸焊时由于焊接压力巨大、峰值电流非常高，因此焊接时对电极材料的要求很高，需要较高的软化温度、较高的导电率和较高的硬度，而弥散铜（氧化铝铜）具有这几种优势，（软化温度达950°），成为目前热成形钢板凸焊最合适的电极材料；4．2定位销常用用的材质有胶木、陶瓷、KCF等，而近年欧美车企有用到氮化硅做为热成形钢板凸焊的定位销，因其使用寿命更长（20万次）、绝缘效果好、硬度高等特点，使其成为凸焊定位销材质的新宠，但因其价格昂贵，目前尚无普遍使用，但这是未来定位销的方向。

间接热成型技术
间接热成型技术是一种特殊的成型工艺，它首先将钢板冷冲压成形，然后加热，放入水冷模具，在高速专用液压机的压制下实现淬火，压制出马氏体超高强度热成形零件，热件置于冷模具中硬化并确定最终的几何形状。

间接热成型技术的主要优点包括：
没有零件尺寸和形状限制，可以生产任意形状和任意拉深深度的零件，所有使用普通冷冲压工艺和直接热成形工艺生产的零件均可以使用间接热成形工艺生产。

在核心淬火环节中工件没有变形过程，模具应力分布均匀，工件与模具表面几乎没有相对运动，使得模具损耗很小，几乎不会损伤工件表面。

工件可以使用锌镀层板，只有间接热成形工艺不会导致镀锌层损伤。

工序少，例如落料工序和激光切割工序在预成形工序由冷冲压线一次完成，提高了生产效率，降低了生产线建设投入；取消焊接工序，较大零件如：中通道、前围、门坎等可以整体加工，一次成形；可选择性取消防腐工序，使用锌镀层板的零件无需再做防腐处理，只有裸板需要再次做镀锌等防腐处理。

可以较容易的控制不等强度板的成形过程，保证成品质量稳定性，实现不等强度板的批量生产。

高强度钢板的两种热成形技术强度钢板热成形技术有间接成形和直接成形两种工艺。

间接成形工艺可成形具有复杂形状的零部件，预成型后可进行加工;直接成形工艺节省时间、能源。

强度钢板热成形技术是同时实现汽车车体轻量化和提高碰撞安全性的最新技术。

目前，欧、美、日等各大汽车生产厂商已成功地将高强度钢热成形技术应用汽车构件的生产中，经济效益显著，有效地提高了市场竞争力。

目前国内仅有几家公司从国外引入生产线，耗资十分巨大，国内汽车厂家成本负担很大。

国内众多汽车公司正在迫切寻求用该项技术来铸造汽车冲压件。

但是，该项技术和装备被几家国外公司所垄断，设备价格十分昂贵。

因此，热成形零件的价格也远高于普通冷成形件，导致国内目前仅有少数厂家在高档轿车上采购这种高强度冲压件，远远满足不了国内汽车行业的市场需要。

针对上述情况，大连理工大学与长春伟孚特汽车零部件有限公司联合开发出国内第一条具有完全自主知识产权的高强度钢板热成形批量连续生产线。

高强度钢板热成形技术是集落料、加热、防氧化、冲压、淬火冷却、切形和喷丸处理等为一体的综合制造系统，是体现机械加工、电控和材料化工紧密交叉的国际前沿高新技术。

热成形连续加热炉要保证板料加热到设定的温度充分奥氏体化，同时避免没有防氧化涂层板料的高温氧化脱碳，这决定了热成形连续加热炉与其他加热炉相比应具有独特的核心技术。

成形有间接成形和直接成形两种工艺。

热成形间接成形工艺是指板料先经过冷冲压进行预成形，然后加热到奥氏体化温度，保温一段时间后放到具有冷却系统的模具里进行最终成形及淬火。

热成形间接成形工艺的优点如下：(1)可以成形具有复杂形状的车内零部件，几乎可以获得目前所有的冲压承载件。

(2)板料预成形后，后续热成形工艺不需要过多考虑板料高温成形性能，可以确保板料完全淬火得到所需要的马氏体组织。

(3)板料预成形后可以进行修边、翻边、冲孔等工艺加工，避免板料淬火硬化后加工困难问题。

热成形直接成形工艺是指板料加热到奥氏体化温度保温一段时间后直接放到具有冷却系统的模具里进行成形及淬火。

铝硅涂层热成形钢
铝硅涂层热成形钢（Al-Si coated hot-forming steel）是一种通
过在钢板表面涂覆一层铝硅合金来增强钢板的性能和耐腐蚀能力的钢材。

铝硅涂层主要由铝、硅和少量其他合金元素组成，涂覆在钢板上后形成一层铝硅合金薄膜。

铝硅涂层热成形钢具有以下优点：
1. 耐腐蚀性能好：铝硅涂层形成的铝硅合金薄膜能够有效阻隔氧气、水蒸气和其他腐蚀介质的侵蚀，从而延长钢板的使用寿命。

2. 抗氧化性能强：铝硅合金薄膜具有很高的抗氧化性能，能够在高温下保持良好的稳定性，不易发生氧化反应。

3. 热成形性好：铝硅涂层热成形钢可以在高温条件下进行成形加工，使得其在制造复杂形状的零部件时具有很好的成形性能和可塑性。

4. 具有较高的强度和韧性：铝硅涂层热成形钢经过热处理后，能够获得较高的屈服强度和延伸率，提高了钢板的强度和韧性。

5. 易于涂覆和加工：铝硅涂层可以通过一系列的涂覆工艺在钢板表面形成均匀的铝硅合金薄膜，而且在后续的加工过程中不易被破坏。

铝硅涂层热成形钢广泛应用于汽车、航空航天、建筑和电器等
领域，特别适用于制造要求高韧性、高强度和耐腐蚀的零部件和结构件。

热冲压成形工艺解析热冲压成形工艺解析随着汽车轻量化的发展，钢板热冲压技术应运而生，其将高强度钢板在温度场内由奥氏体转变为马氏体，提高了板料的强度，降低了板料的重量。

本文对热冲压成形板料和设备应用进行了总结，并预测了热冲压技术的未来发展趋势...安全、节能和环保是消费者最关心的汽车性能指标。

目前，降低汽车燃料消耗、减少CO2和废气排放是社会的主要需求。

车身轻量化对于减轻整车自身重量、降低油耗和促进节能环保至关重要。

为了适应轻量化的发展趋势，热成形工艺和应用技术应运而生。

热成形压力机简称热冲压，是相对于常见的冷冲压成形而言。

为了帮助减轻汽车自身重量并提高汽车的安全性，钢铁业开发出许多种类的高强度钢板。

为了克服高强度钢板冷成形的困难，热冲压需要通过将钢板加热，使其板料上产生一个不断变化的温度场。

在温度场的影响下，板料的基体组织和力学性能发生变化，导致板料的应力场也发生变化，同板料的应力场变化又反作用于温度场。

热成形工艺过程为：首先将常温下强度为500～600MPa的硼合金钢板加热到约940℃，全奥氏体后，将材料从加热炉转移到热成形的压力机中，该过程在空气中进行，必须尽快完成，如果成形前材料温度降到750℃以下，就可能形成铁素体从而恶化零件的机械性能。

送入内部具有冷却系统的模具内，压力机进行冲压、成形。

板料在模具内快速冷却(水冷)，将奥氏体转变为马氏体(200℃以下)，冷却速度一般为-40～100℃/s以保证零件的淬透性，使冲压件得到硬化，大幅度提高强度(1500MPa)。

所以热成形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。

热冲压成形的生产流程为拆垛装置、加热炉、上料装置、成形冷却、激光切割和喷丸涂油，如图1所示。

图1 热冲压成形的工艺流程热成形板料选择目前，热成形用钢均选用硼钢，因微量的硼可有效提高钢的淬透性，使零件在模具中以适当的冷却速度获得所需要的马氏体组织，从而保证零件的高强度。

热成形冲压板材主要分为镀层与无镀层板材。