汽車用高強度耐磨板的成形技術

  汽車采用高強度耐磨板,因其較高的強度可以降低板厚使得汽車結構輕量化,同時汽車的抗凹陷性、耐磨強度和大變形沖擊強度安全性均得到提高,且成本較輕金屬低。高強度耐磨板的優點使其在汽車行業中得到快速發展及廣泛應用,有助于實現汽車輕量化和安全性的統一。但是,高強度耐磨板的成形范圍較窄,成形過程中遇到了較傳統鋼材更難解決的問題。因此,必須針對高強度耐磨板的特點采用先進的加工方法。高強度耐磨板的成形技術主要包括冷沖壓形、熱成形、液壓成形等。

  一、冷沖壓成形技術

  高強度耐磨板的冷沖壓成形技術與傳統鋼材冷沖壓相似,但高強度耐磨板成形范圍有限,成形后容易產生回彈,且其回彈量遠大于普通低碳鋼沖壓成形零件的回彈量,給回彈的預測及控制帶來了很大的困難,同時高強鋼在應用時面臨著成型件的起皺和開裂等問題。這些問題都導致高強度耐磨板在成形時尺寸和形狀精度不良。日本NKK株式會社開發了一種新的鋼板易沖壓技術來解決高高強度耐磨板沖壓過程中開裂的問題,該技術通過從模具上的開孔注入潤滑油,使鋼板與模具之間產生數十微米的間隙,從而防止了沖壓過程中鋼板開裂的問題,且這種方法在普通沖壓機上稍加改動就可實現。

  二、熱沖壓成形技術

  當耐磨板強度超過1000MPa時,一些形狀復雜的零件,采用常規的冷沖壓工藝難以成形;即使可以采用冷沖壓工藝,也有所需沖壓力大、成型件易開裂、回彈大等問題,因此熱成形技術應運而生。熱沖壓成形技術是將硼鋼鋼板(初始強度為500~600MPa)加熱至奧氏體化狀態,快速轉移到模具中高速沖壓成形,在保證一定壓力的情況下,制件在模具本體中以大于27℃/s的冷卻速度進行淬火處理,保壓淬火一段時間,零件成形的同時獲得具有均勻馬氏體組織。高強鋼熱沖壓技術將成形和強化分為2個步驟來解決高強鋼強度與塑性的矛盾。其主要優點是:變形抗力小、塑性好、成形極限高、沖壓成形性好;回彈易于控制,成形零件尺寸精度高;沖壓機噸位要求降低;鋼材成形抗力低,模具單位壓力小;成形件生產周期短等。但熱沖壓技術也存在一些缺點,如設備投資大、模具設計和加工復雜、維護和保養成本高等。

  三、液壓成形技術

  液壓成形技術是依靠高壓液體(水或油)作為傳力介質使工件成形的一種塑性加工技術。液壓成形過程中板材通過傳力介質的壓力作用貼合凸模或凹模成形,是一種柔性加工工藝。液壓成形件主要為管材、板材和殼體。要求介質壓力一般在400MPa以上。采用液壓成形技術的主要優點有:可以一次整體成形沿構件軸線和截面有變化的空心構件;模具成本降低;成形零件精度得到提高,回彈也減小;將原需要多個零件組合的部件改由單一的零件代替,同時增加車體的剛性,有利于減輕質量。