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汽车热成型零件介绍

来源:本站 时间:2024-02-27 08:45:25 浏览:27

汽车车身强度是车辆安全的基础,如同人体的骨骼,而热成型零件则是保证车身强度的关键零件之一。所谓热成型零件是指将钢板经过950°C的高温加热之后一次成形,又迅速冷却从而全面提升了钢板强度,屈服度达1000Mpa之高,每平方厘米能承受10吨以上的压力,把这种材料用在车身上,在车身重量几乎没有太大变化情况下,承受力提高了30%,使汽车的刚强度达到全新水准。

高强钢家族(右下的PHS为热成型用钢)

传统的车身是通过钢板的冲压生产出形状各异的钣金件,通过焊接工艺连接后构成了汽车车身,热成型零件相对于传统冷冲压零件从生产工艺,切割技术,应用范围上有极大的不同。从生产工艺上热成型零件的生产可以分为如下几序:1.落料,2.加热(奥氏体化),3.转移,4.冲压和淬火,5.切割处理。热成型板材在初始状态的材料强度为500MPa~700MPa,板材卷料在开卷线可直接冲切成冲压所需的外轮廓坯料;接下来经过机器人将料片放到传送加热炉上,加热炉将料片加温至930-950℃再保温,使得板料内部组织由铁素体和珠光体完全奥氏体化,奥氏体组织的塑性非常好,强度低,非常适合冲压加工;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,经过10秒左右的保压冷却的过程中(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,成型后的热成型件抗拉强度可达1500MPa,零件表面硬度可达到52HRC;**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。通常采用激光切割实现切边冲孔。当前处于成本考虑,对于干区位置的热成型零件越来越多采用裸板(非铝硅涂层板),对于裸板在加热成型后表面会产生氧化铁皮,需要额外的喷丸工艺进行处理。

热成型钢加工时间线

成型前后的金相组织视图

热成型零件的应用给车身结构设计带来了很多优点,在相同结构强度下热成型材料料厚更低,结构设计也更简单,在提高车辆安全性能的同时,能够减少油耗,同时零件的尺寸精度更高,可实现的冲压深度也更深。但是,热成型零件也存在生产节拍慢,模具投资高,工艺费用高的劣势。

在热成型零件结构设计上有额外的要求,由于热成型工艺对冲压模具的磨损较高,通常零件最小圆角要大于6mm,并且在碰撞关键区域尽可能减少孔的设计(如需要增加孔则避免设计在圆角上);可以对搭接精度要求不高的地方,零件适当增加自由边缘(公差±3mm),降低工艺要求;在焊接过程中的热量会降低焊接区域热成型零件局部材料强度,所以要特别注意碰撞关键区域的焊接设计。

捷达车型保持了大众优秀的车身用材和严谨的造车工艺,捷达全系车型大量采用,在A柱,B柱,门槛,前后纵梁,前后横梁,中央通道等共17处零件全部使用热成型钢材。热成型钢材增加车身强度,使车身上的加强板,加强筋大大减少,材料厚度也可以进行轻量化,从而实现整车的轻量化。