热冲压

热冲压成形技术，是利用金属热塑性成形的原理，能够在成形的同时实现对板料的淬火热处理，提高材料的成形性能，大大扩展了高强度超高强度钢在汽车零件的应用范围。

简介

钢板热冲压的核心技术

零件外形和工序设计

采用冷冲压工艺的零件，其外形设计自由度相对较大，并可以通过3-5道工序来成形所需外形、尺寸的零件。钢板热冲压原则上只能一道冲压成形，因此零件的外形设计要充分考虑其工艺特点。对于冲压深度很深、成形难度很大的中通道类零件，可以先采用冷冲压进行预成形，然后再进行热冲压，但设备投资和零件价格会相对较高。

热冲压模具

与冷冲压模具及传统意义上的热冲压模具不同，钢板热冲压新技术所需的模具具有其特殊性，核心技术体现在：

1.由于车身冲压件装配精度要求较高，模具型面设计时，需要考虑钢板的热胀冷缩效应，并采取有效补偿方案，同时模具型面不能设计冷冲压模具中常用的拉深筋；

2.冷却水的流动方式等；

3.基于加工工艺性，特别是钻孔工艺性的模具分块及其精密装配技术；

4.模具冷却水泄漏的有效解决方案。

全球范围内能成功设计、制造钢板热冲压模具的厂家不超过20家，而且实行严格的技术保护和封锁。国内能够接触到这类模具内部结构的人极少，不具备这类模具的设计能力。国内仅有的4条钢板热冲压产线所使用的热冲压模具全部从国外进口，价格昂贵。

毛坯定位

对冷冲压而言，常常采用定位销对毛坯进行定位。对热冲压来说，热态毛坯在重力作用下的变形挠度很大。为最大限度避免毛坯在冲压之前过早地与模具表面接触以减小温降、提高热冲压成形性，需要设计专门的支撑机构来支撑毛坯。

钢板热冲压CAE分析

钢板热冲压新技术领域的CAE分析可以拆分为热冲压过程分析（预测零件的热冲压可制造性）、保压淬火过程分析（预测零件的组织和力学性能）和回弹分析（预测零件的成形精度）。在这一领域各厂家也分别以企业技术秘密（KNOW-HOW）的形式，实行严格的技术保护和封锁，见诸报道的都是分析的结果，而不是过程。在冲压过程的CAE分析中，需要准确的材料性能参数，如弹性模量、泊松比、高温状态下的应力应变关系和钢板摩擦特性等，这些参数和冷冲压状况是完全不同的。

热冲压工艺的优化设计

热冲压的优缺点分析

与冷冲压相比，热冲压具有明显的技术优势，主要表现在以下几个方面：

1.可以得到超高强度的车身零件，从而能够减小零件厚度，减少车身加强板的数量，提高车身的碰撞性能，实现车身的有效减重；

2.成形性相对较好；

3.冲压所需的设备吨位较小，一般800t的高速液压机就能满足大部分车身零件热冲压所需；

4.尺寸精度好，热冲压件的强度在1500M Pa左右几乎没有回弹，这在钢板热冲压新技术发明应用之前是不能想象的。而冷冲压件的强度只有600M Pa左右，却存在明显回弹；

5.零件表面硬度、抗凹性和刚度好；

6.零件外形设计可以简化。

热冲压技术也存在自身的缺点，主要是：

1.生产节拍相对要慢一些；

2.由于热冲压模具价格较高，能耗相对较大，后续又要采用激光切割，所以热冲压零件的制造成本较高，这就需要在新车型或改进车型设计时优化考虑，通过减小零件厚度或减少加强板数量的方式，来控制白车身的综合制造成本；

3.采用非镀层钢板进行热冲压时，工作环境相对恶劣，容易产生喷丸变形；

4.热冲压产线的固定投资较大；

钢板热冲压使用现状及其前景

热冲压作为一新兴的成形技术，作为冲压零件高强化的另一有效途径，在汽车领域有广阔的应用前景。国外越来越多的车型，包括经济型小车已采用热冲压零件；国内，欧美引进车型也广泛采用钢板热冲压零件。适用于热冲压的典型车身零件主要有前、后门左右防撞杆、前、后保险杠、A柱加强板、B柱加强板、C柱加强板、地板中通道、车顶加强梁等。

但总体而言，国内车型（特别是自主品牌车型）的碰撞性能，尤其是侧碰性能，普遍欠佳，而合理采用热冲压零件，既能显著提高车身的碰撞性能、减轻车身重量，又能有效控制车身的综合制造成本。国内一些自主品牌汽车厂，不但能以战略性的眼光看待热冲压新技术，而且已在其新车型或改进车型中大胆加以采用，并取得了非常显著的效果。国内某款车型，A，B加强板采用热冲压零件以后，其N-NCAP（国外碰撞测试）从一星级一跃上升到三星级。可以预测，钢板热冲压新技术将在汽车领域得到越来越广泛的应用，其相关装备和核心技术的研究也将成为冲压界新的研究热点。