汽车车身热冲压成型技术的应用和质量控制综述

发表时间:2020/8/7   来源:《科学与技术》2020年8期   作者:刘洋
[导读] 随着社会主义市场经济的不断发展,社会对汽车制造行业的发展提出了更
        摘要:随着社会主义市场经济的不断发展,社会对汽车制造行业的发展提出了更高的要求,而汽车车身的冲压成形技术是汽车制造技术的重要组成部分。在当今社会重视环保、促进经济社会健康发展的大背景下,不断促进冲压成形技术改革,降低汽车制造企业的生产成本,提高企业利润空间,促进行业发展。
        关键词:汽车车身;热冲压成型技术;应用;质量控制
1 前言
        近年来,我国汽车工业迅速发展,已经成为国家经济发展的支柱型产业。然而受到能源、环境、生态以及汽车安全等因素的影响,汽车行业的发展也愈发艰难。有数据显示,汽车尾气污染逐渐成为大气污染的主要原因,随着国家不断推进节能减排以及汽车自身轻量化的发展要求,汽车轻量化材料如碳纤维、增强塑料、铝合金以及镁合金等材料的应用,钢-铝混合车身的开发,以及高强度钢板的应用成为了目前汽车节能减排的重要发展方向。
2 热冲压成型的优点
        为满足汽车工业界提升车身碰撞及耐久性能的要求,对高强度钢板热成型(也称作热成型)技术应用的重视程度逐渐提高。热成型工艺技术优势较为突出,主要表现为能够生产屈服强度超过1200MPa、抗拉强度达1600MPa的复杂汽车件。在高温状态下,材料塑性性能增强,可减小回弹的影响,并且可提升零件精度,成型质量好;热冲压成型的抗冲击承载构件在发生碰撞时,吸附冲击能量的能力较强,可以有效地抵御撞击,具有良好的抗变形能力。某公司为用户提供的改型设计案例,原设计为4件冷冲压的B柱,改型为1件热冲压的B柱,变形量由冷冲压的88.57mm减少至36.99mm,强度也提升至1500MPa。
3 汽车工业中热冲压成形工艺的应用
3.1汽车工业中热冲压成形工艺的应用
        日益发展的汽车工业背景下,加之不断增大的保有量,使得汽车工业对安全、环保予以了更高的关注。汽车油耗与车重之间有明显的线性关系存在,结合相关研究成果得知,汽车每降低10%的自重,那么就会降低约7%的油耗和尾气排放,因此降低汽车的自重是实现环保的主要途径之一。同時,要想为汽车的使用提供安全保障,有关汽车材料的使用方面,应当采取厚度较大或碰撞吸能较高的材料,如此就会增加汽车的质量,尽管能提供一定的安全保障,然而却无法实现环保。对此,在要求汽车轻量化的同时,还需对汽车安全性予以考虑,这也就涉及到高强度材料的应用。然而,高强度材料的应用也有一系列问题存在,如模具使用寿命低和回弹偏大等。而在热冲压成形技术的运用下,即可将这一系列问题妥善解决,不但能将材料成形后的回弹解决,还能使模具使用寿命延长。
3.2车身上热冲压成形件的应用
        热冲压成形技术是强化零件冲压的关键途径,在汽车工业中的应用前景十分广阔,在A柱、B柱、门梁、边梁、侧栏、保险杠及顶盖纵梁等结构件中皆涉及到了应用。超高强热冲压成形件的应用,不但能为汽车提供更高的安全性保障,同时也有助于汽车自身质量的减轻。
        早在几年前,就有多数车型上应用了热成形件,如速腾(高尔夫2代)和迈腾(帕萨特B6便是首批将热成形超高强钢件运用于车身上的车型,基于PQ46平台的迈腾轿车车身中,使用了12%的超高强钢热成形钢板(高强钢占79%),前后保险杠支架、门槛、B柱、中央通道、顶盖纵梁及底部衡量等重要结构均采取热成形件,这类部件在危机碰撞是主要受力的部分,能够最大限度降低车内人员受伤的可能性。在车身强度相同的情况下,使用了热成形钢板的车身重量大约降低了20kg。


        前挡板加强横梁中热成形件的运用,能够有效控制前碰时防火墙的侵入量。奇瑞有着同等于奥迪的热成形应用理念,然而前者在精细性能设计能力依旧落后于后者。热成型部件应用实现“理想载荷传递路径”的构建,整体车身呈现出的样式为“笼”式,前舱有四条纵向能量流吸收、传递通路的设计,也包含两条将前后保险杆连通的纵向大梁设计。此外,超高强度热成形钢板也被运用在A柱、B柱和前门防撞板等部位,可实现高达1500MPa的实际抗拉强度。此类设计能在前碰发生时为座舱提供可靠的完整性保障,安全性更为优异。A柱、B柱和前门防撞板上超高强度热成形钢板的运用及合理设计,可使侧碰时车身受到的侵入量有效降低,碰撞中的安全性更为显著。如此也就证明了车身结构件中热冲压成形钢件的运用具有十分可观的价值、意义。
4 热冲压成型技术质量控制
        热冲压成型技术是一个复杂的物理变形过程,兼有金属材料组织相变的技术特点。热冲压成型制件的成型需要控制好每一个环节的工艺要求,它的质量影响因素涉及热冲压成型技术设备匹配,材料与模具的匹配,热成型工艺设计以及工艺过程控制等方面。汽车的整车制造中包含着多种技术手段。汽车车身的冲压成形技术因为对汽车的整车质量、安全性能、造价成本以及节能环保要求有着极大的影响,所以此项技术被看作是在汽车整车制造中最重要的技术之一。汽车车身的冲压技术的流程工序主要可分为4步,分别是设计方案的确定、目标材料的选择、工艺平面的设置以及具体的应用实践操作。在汽车车身的冲压技术制造过程中,主要是按照以下的顺序进行操作,首先用机械动力或是液压动力驱动的冲压车床将上文所讲述的原材料处理,将初步处理后的原材料压入事先准备好的模具中,也就是上文所说的连续模、上下模或是工程模。利用动力系统进行加压处理,来提高材料的精确度与强度硬度。这是整个汽车车身冲压制造的操作流程。那么在这个操作流程中还需要注意资源的节约与环境保护。可以充分利用蓄电池,发挥蓄电池的作用,与机械动力系统和液压系统切换运行,提供必要的空气与转换空间,释放压力,节省资源,减少污染物的排放[2]。
5 热冲压成型技术在汽车工业中的应用展望
        随着汽车工业的迅速发展以及保有量的不断加大,汽车工业也越来越注重环保与安全。汽车的油耗是与车重呈明显的线性关系,通过研究发现当汽车的自重没降低10%,油耗以及尾气排放就会降低7%左右,汽车降低自重是环保的一个主要方法。除此之外,还有安全问题,为了确保汽车使用过程中的安全,汽车在材料方面必须要使用高碰撞吸能或者厚度较大的材料,这样也就会造成汽车的质量变大,虽然达到了一定的安全性但是环保方面却无法保证。因此,即要求汽车轻量化又要保证汽车的安全性最主要的还是应用高强度的材料。但是高强度材料的应用却又有许多问题,例如回弹较大和模具使用寿命低等。应用热冲压成型技术则可以有效的解决这些问题,即可以减少材料成型后的回弹又可以延长磨具的使用寿命。目前,全世界的热冲压成型生产线已经初具规模,但是相比之下中国仍然有很大的差距,由此课件随着中国汽车工业的不断发展,热冲压成型技术在中国还是有很大的发展空间。
6 结语
        随着汽车轻量化的不断发展,带动了热冲压成型技术在汽车白车身上的开发和应用。热冲压成型技术作为一项先进的高强钢板成型技术,近年来,在高强钢车身制造技术中得到了广泛的应用和发展。本文就热冲压成型技术工艺原理和在冲压生产中的应用与质量控制进行论述和分析,希望为热冲压成型技术在未来高强度汽车车身制造中的进一步开发、制造和应用推广提供助力。
参考文献
[1]薛戬.热成型技术的应用现状和发展趋势[J].汽车工艺与材料,2018(11):25-31.
[2]樊君.热成形零件在车身上的应用及其设计准则[J].机电技术,2018(5):61-63.
[3]张宜生,王子健,王梁.高强钢热冲压成形工艺及装备进展[J].塑性工程学报,2018(5):98.
[4]阮广明.汽车车身的冲压成形技术的思考[J].建材与装饰,2018(44):194.
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