近年來(lái),國外汽車(chē)制造商已將高強度鋼板熱沖壓技術(shù)應用于前保險杠、后保險杠、A柱、B柱、C柱、車(chē)頂構架、車(chē)底框架以及車(chē)門(mén)內板、車(chē)門(mén)防撞梁在內的結構件上。例如,在VOLVO車(chē)型中熱沖壓硼鋼的使用量逐年遞增,預計將達到白車(chē)身的45%以上。
2011年,中國產(chǎn)銷(xiāo)突破2000萬(wàn)輛,中國汽車(chē)市場(chǎng)持續加溫。汽車(chē)制造行業(yè)需進(jìn)一步明確在國家制定的“汽車(chē)產(chǎn)業(yè)調整振興規劃”下,到2020年將我國從裝備“制造大國”推向“制造強國”的遠景目標,只有打破熱沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵“瓶頸”,瞄準高端市場(chǎng),在“保增長(cháng)”前提下進(jìn)一步調整部署,全面優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局,借裝備制造行業(yè)實(shí)施國家“十二五”科技重大專(zhuān)項的東風(fēng),調結構、促改革,大力發(fā)展高強度鋼熱沖壓裝備生產(chǎn)線(xiàn)及相關(guān)技術(shù),推進(jìn)汽車(chē)裝備制造行業(yè)又好又快發(fā)展。國際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應商協(xié)會(huì )秘書(shū)長(cháng)羅百輝表示,與世界上汽車(chē)產(chǎn)業(yè)強國相比,我國的熱沖壓裝備生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)及成套裝備研究起步較晚,現在仍有許多關(guān)鍵的共性技術(shù)尚待解決。為了進(jìn)一步提升我國自主品牌汽車(chē)的國際競爭力,國家及政府有關(guān)部門(mén)必須加以引導和支持。鋼鐵企業(yè)—汽車(chē)企業(yè)—用戶(hù),政府—企業(yè)—市場(chǎng)要形成三方互動(dòng)的整體,促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的交流是十分重要的。僅靠單個(gè)企業(yè)自身的努力要想實(shí)現跨越式技術(shù)進(jìn)步顯得尤為艱難。從高強度鋼板熱沖壓技術(shù)的發(fā)展之路看出,任何核心技術(shù)不掌握在自己手中,都將受制于人。因此,必須擁有完全自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)有技術(shù),才是中國汽車(chē)工業(yè)及裝備制造業(yè)全方位發(fā)展的前途所在。
熱沖壓是相對比常見(jiàn)的冷沖壓成形而言,為了克服高強度鋼板冷成形的困難,熱沖壓須將鋼板加熱實(shí)現相變再沖壓成形并進(jìn)行淬火,從而獲得更高的強度、抗變形性與硬度,能夠成形抗拉強度高達1600-2000MPa的零部件,可組焊成高強度駕乘單元,承受5噸以上的靜壓而不損壞。采用這種相對于超高強度的結構件,可明顯提高汽車(chē)的碰撞安全性,同時(shí)通過(guò)減小壁厚或截面、減少汽車(chē)裝配環(huán)節中的零部件的數量尺寸,從而實(shí)現輕量化。正因為熱沖壓的技術(shù)優(yōu)勢,才使得高強度鋼熱沖壓技術(shù)正受到全球汽車(chē)廠(chǎng)商和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的的青睞和極大關(guān)注。
熱沖壓不單是簡(jiǎn)單的“冷轉熱”過(guò)程,涉及到了十分復雜的金屬材料熱—力—相變多物理場(chǎng)耦合和多尺度問(wèn)題以及熱邊界摩擦非線(xiàn)性力學(xué)問(wèn)題。高強鋼板熱沖壓的復雜性要克服熱沖壓缺陷的產(chǎn)生:諸如局部過(guò)分軟化-縮頸、破裂,起皺,馬氏體轉化不均勻等,還要實(shí)現最佳的奧氏體-馬氏體化溫度、最佳模內冷卻速率、最佳成形壓力、最佳保壓時(shí)間等優(yōu)化問(wèn)題,這就需要從宏觀(guān)和微觀(guān)尺度進(jìn)行諸如成形性分析、服役性能等進(jìn)行深入研究和技術(shù)積累。
廣泛采用22MnB5高強度硼鋼是目前從材料上實(shí)現熱沖壓的一種最優(yōu)選擇。該鋼種初始抗拉強度介于400MPa~600MPa之間,無(wú)論是熱軋還是冷軋板材產(chǎn)品均可在奧氏體化后通過(guò)快速淬火處理得到馬氏體組織,實(shí)現熱沖壓成形生產(chǎn)。目前市場(chǎng)上廣泛應用的熱沖壓板材以歐洲Arcelor公司出產(chǎn)的帶Al-Si涂層的USIBOR1500及改型批次為代表,產(chǎn)品厚度為0.7mm~2.4mm不等。帶涂層的熱沖壓鋼板由于表面有效隔絕空氣與鋼鐵接觸,在熱沖壓過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生大量氧化皮,表面質(zhì)量好,后續幾乎不需噴丸工序,但涂層易與加熱爐中磁輥粘結。無(wú)涂層的鋼板由于具有大量氧化皮,后續需要噴丸處理,但不會(huì )與加熱爐中磁棍粘結,二者各具利弊。其他諸如日本新日鐵、神戶(hù)制鋼、韓國浦碩鋼廠(chǎng)也正積極開(kāi)發(fā)生產(chǎn)用熱沖壓鋼板。國內寶鋼開(kāi)發(fā)的冷軋B1500HS、熱軋BR1500HS也已實(shí)現批量供貨,通鋼、鞍鋼等鋼鐵企業(yè)也正積極投入相關(guān)熱沖壓鋼板開(kāi)發(fā)中。