热冲压技术特征.ppt

BetterSteel,BetterLife.,热冲压技术特征,宝钢研究院,徐伟力,2026/6/22 周一,热冲压工艺流程及其典型应用,热冲压钢板,热冲压设备,热冲压钢板加热方式,热冲压优缺点分析,热冲压零件的检测技术,热冲压技术成本分析,内容,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,下料（冲孔）,在步进炉加热到,Ac3,左右，充分奥氏体化,快速,移到压机,快速合模、成形，保压冷却到,100,200,0,C,。组织全部为马氏体,若采用裸板则进行喷丸处理以去除零件表面氧化皮,随室温冷却，激光（模具）切边、冲孔,得到抗拉强度为,1500Mpa,左右的零件,抗拉强度为,400,600Mpa,左右的,BORON,钢板,1.1 钢板热冲压,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,钢板热冲压的技术本质,Time in the tool,martensit,Bainit,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,非镀层钢板热冲压,1.1 钢板热冲压,冷冲压,（简单零件可省略此步骤,),加热,带保护气氛,热冲压,喷砂,最早由瑞典,HARDTECH,（现今,GESTAMP-HARDTECH,）公司应用于汽车零件,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,镀层钢板热冲压,1.1 钢板热冲压,Heating,加热,880-930C,3 10 min,Stamping,冲压,(600-800C),+Hardening,淬火,(,50 K/s,),Transfer,传送,7 sec,使用预镀层,USIBOR1500P,进行直接热成形最早由法国公司,SOFEDIT,（今,TKS-SOFEDIT,）实际应用；,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,钢板热冲压典型应用,1.1 钢板热冲压,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,钢板热冲压典型应用,1.1 钢板热冲压,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,钢板热冲压典型应用,1.1 钢板热冲压,卷管、切割,在步进炉加热到,950,0,C,（,Ac3,）左右，变为奥氏体,快速,移到压机,快速合模、成形，保压冷却到,200,0,C,。组织全部为马氏体,随室温冷却，若采用裸板则进行喷丸处理以去除零件表面氧化皮,激光（模具）切边、冲孔,得到抗拉强度为,1500Mpa,左右的零件,抗拉强度为,600Mpa,左右的,BORON,钢板,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,1.2 钢管热冲压,A Pillar Reinforcements,Side Impact Beams and Waste Reinforcements,2 Piece A Pillar Reinforcements,Roof-bows,Bumper Armatures,Front&Rear,Header panels,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,钢管热冲压典型应用,1.2 钢管热冲压,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,12 钢管热冲压,钢管热冲压典型应用,5、管子热冲压,卷管、切割、（或弯管）,高频淬火强化,发黑处理,抗拉强度为,600Mpa,左右的,BORON,钢板,1.2 钢管热冲压,钢管热冲压典型产品,汽车前纵梁加强弯管,汽车门槛加强直管,车门防撞管,1、热冲压工艺流程,及其典型应用,1.2 钢管热冲压,钢管热冲压典型应用,热冲压工艺流程及其典型应用,热冲压钢板,热冲压设备,热冲压钢板加热方式,热冲压优缺点分析,热冲压零件的检测技术,热冲压技术成本分析,内容,2,、热冲压,钢板,从成分分为：,Mn-B系 宝钢热冲压用钢,Mn-Mo-B系 北美、欧洲等的热冲压用钢,Mn-Cr-B系 高淬透性的热冲压用钢Mn-Cr系 部分马氏体的热冲压用钢,Mn-W-Ti-B系 POSCO开发的高烘烤硬化的细晶粒热冲压用钢,从镀层分为：,无镀层热冲压钢板,带镀层热冲压钢板（USIBOR1500，全球专利产品，AlSi镀层）,考虑到热冲压是重新加热到奥氏体区的过程，为了避免和减少加热过程的氧化，开发了用于热冲压的镀层板，如镀,Al,板、镀,Al,Si,合金板和镀,Zn,板；,POSCO,正在开发,纳米镀层板,，以提高镀层的结合力，防止加热和成形过程中的剥落。在,Ford,的标准中还说明,Al,Si,表面涂层中的金属间化合物相为,AlxFeySiz,，在镀层的上层金属间化合物为,Al60-70Fe30-40Si10+,微量其它元素，而下层则为,Al50-60Fe45-55,，考虑到成本问题，有时也采用非镀层板。,2,、热冲压,钢板,加热、冲压过程中无氧化皮,无需喷丸处理,成本高,零件储存过程不生锈,零件耐腐蚀性能好,加热过程中镀层易和陶瓷辊粘结,镀层钢板热冲压：,非镀层钢板热冲压：,加热、冲压过程中有氧化皮,需喷丸处理,成本低,零件储存过程易生锈,零件耐腐蚀性能稍差,焊接性好,2,、热冲压,钢板,ARCELOR,的,USIBOR1500;,BENTLER,的,BTR,系列；,SSAB,的,DOMEX 024B；,LUCOIL STEEL 的BO 0205系列；,RAEX B BORON STEELSNIPPON STEEL的BORON 钢；,THYSSEN,POSCO,BAOSTEEL,2,、热冲压,钢板,典型牌号：,2,、热冲压,钢板,USIBOR1500介绍：,Aluminium(90%)and Silicon,铝（,90%,）和硅,Special thickness:Average 80 g/m/side(25 m),特殊厚度：平均,80,克,/,平方米,/,面（,25,微米）,从2004年底开始进行研发工作。2006年7月进行大生产供货,国内宝钢独家供货，年销售量数5千1万吨，使用效果普遍良好；,出口韩国，使用良好；,曾在瑞典进行对比使用，零件力学强度和,SSAB,产品相当，延伸率略好；,宝钢热冲压钢板介绍：,2,、热冲压,钢板,概况,热冲压用钢牌号及化学成分,C.,q*,C,Mn,Si,P,S,Al,Cr,B,Ti,N,0.55,0.20,0.25,1.10,1.40,0.15,0.40,0.030,0.010,0.020,0.060,0.10,0.50,0.001,0.005,0.020,0.050,0.009,国外材料,22MnB5,宝钢材料,BR1500HS,、,B1500HS,宝钢热冲压钢板介绍：,2,、热冲压,钢板,热轧和热轧酸洗板,BR1500HS,可供规格,冷轧,B15,00HS,可供规格,No.,thickness,（,mm,）,width,（,mm,）,1,2.00,2.20,900,1200mm,（,max1250mm,）,2,2.21,2.50,900,1250mm,（,max1300mm,）,3,2.51,2.80,900,1300mm,（,max1350mm,）,4,2.81,3.10,900,1350mm,（,max1400mm,）,5,3.11,3.50,900,1500mm,（,max1550mm,）,6,3.51,4.0,900,1500mm,（,max1550mm,）,No.,thickness,（,mm,）,width,（,mm,）,1,0.70,0.90,900,1200mm,（,max1250mm,）,2,091,1.20,900,1300mm,（,max1350mm,）,3,1.21,1.50,900,1400mm,（,max1450mm,）,4,1.51,1.80,900,1450mm,（,max1500mm,）,宝钢热冲压钢板介绍：,2,、热冲压,钢板,可供规格,No.,YS,（,MPa,）,TS,（,MPa,）,EL,（）,备注,1,320,630,480,800,13(80mm),B1500HS,2,280,450,450,20(80mm),B1500HS,3,950,1250,1300,1800,6(50mm),热冲压后,宝钢热冲压用钢,BR1500HS,、,BR1500HS,的力学性能,宝钢热冲压钢板介绍：,2,、热冲压,钢板,基板及其热冲压以后能达到的力学性能,No.,YS,（,MPa,）,TS,（,MPa,）,EL（,A,5,0,，,）,1,1071,1526,7.4,2,1070,1533,7.0,3,1033,1498,7.2,1,2,3,宝钢生产的某车型B柱热冲压零件力学性能,宝钢热冲压钢板介绍：,2,、热冲压,钢板,应用实例,试样编号,硬度值（,HV30,）,1-1,427,440,1-2,417,430,试样编号,YS,(MPa),TS,（MPa）,EL（,A,80,，,）,1-3,1099,1547,5.8,1-4,1092,1546,6.5,1-5,1086,1550,6.4,1-6,1080,1561,6.2,宝钢生产的某车型前保热冲压零件表面硬度及其力学性能,宝钢热冲压钢板介绍：,2,、热冲压,钢板,应用实例,宝钢防弹钢力学性能,宝钢热冲压钢板介绍：,2,、热冲压,钢板,应用实例,抗拉强度2081MPa，50标距延伸率6%,热冲压工艺流程及其典型应用,热冲压钢板,热冲压设备,热冲压钢板加热方式,热冲压优缺点分析,热冲压零件的检测技术,热冲压技术成本分析,内容,热冲压工艺流程及其典型应用,热冲压钢板,热冲压设备,热冲压钢板加热方式,热冲压优缺点分析,热冲压零件的检测技术,热冲压技术成本分析,内容,4,、热冲压,钢板加热方式,纯电加热；,天然气燃烧加热；,电气混合加热。,热冲压工艺流程及其典型应用,热冲压钢板,热冲压设备,热冲压钢板加热方式,热冲压优缺点分析,热冲压零件的检测技术,热冲压技术成本分析,内容,5,、热冲压,优缺点分析,热冲压的技术优势,提高车型的碰撞性能；,实现更大程度的车身轻量化；,减小油耗和CO,2,排放；,零件成形性相对较好；,零件尺寸精度好；,车身结构设计简单，加强板数量有效减少；,降低压机吨位要求；,有效提高零件的表面硬度及其耐磨性；,降低冲压噪声；,通过车身结构优化设计，可以有效控制综合制造成本。,5,、热冲压,优缺点分析,热冲压的技术优势,随着高强钢材料和热冲压技术的应用，GOLF车的轻量化系数从6.2一直减小到2.5,5,、热冲压,优缺点分析,热冲压的技术优势,新FIAT500大量采用热冲压零件，是全球同类车型中碰撞性能最好的车型；,E-NCAP测试标准越来越严格；,国内出口新车型研发中越来越多采用热冲压零件。,5,、热冲压,优缺点分析,热冲压的缺点,生产节拍慢（3冲程/分钟）；,需要激光切割进行切边、冲孔；,工艺影响因素比冷冲压复杂得多；,无镀层板热冲压过程会产生氧化皮，需要定期清理；,固有废品率远远高于冷冲压；,单件成本高；,工作环境比冷冲压差；,技术门槛和投资门槛比较高（VOLKSWAGEN、FIAT）；,业内技术落后于实验；,热冲压仿真精度相对较差（热胀冷缩、组织转变及其回弹CAE非常难）、调试周期相对较长。,热冲压工艺流程及其典型应用,热冲压钢板,热冲压设备,热冲压钢板加热方式,热冲压优缺点分析,热冲压零件的检测技术,热冲压技术成本分析,内容,6,、热冲压,零件检测技术,表面质量：,热冲压件加工表面不允许有裂纹、夹杂、起皱、氧化皮、切边拉伤等缺陷，对于不带涂层的热冲压零件，表面应经过喷丸或其他处理方式去除氧化皮。,力学性能：,标距：,50标距,、80标距和比例试样（线切割取样）,屈服强度不小于950MPa，抗拉强度不小于1400MPa，50标距延伸率不低于5。,硬度：,HV10/HV30须在400520之间,。,金相组织：,板条状马氏体，总脱碳层深度不得超过0.1mm。,尺寸精度：,满足汽车厂规定的切边精度和装配精度要求。,6,、热冲压,零件检测技术,装车碰撞试验：,不允许产生碰撞开裂,。,装车路试：,满足规定的疲劳强度,。,热冲压工艺流程及其典型应用,热冲压钢板,热冲压设备,热冲压钢板加热方式,热冲压优缺点分析,热冲压零件的检测技术,热冲压技术成本分析,内容,7,、,热冲压技术成本分析,在欧洲，热冲压技术普遍被认为是降低车身综合制造成本的新技术：可以有效减重、减少补丁数量；,国内使用热冲压零件的合理化建议：打破车身设计的惯性思维，以“革命”代替“改良”，实现车身结构的系统优化。,谢谢！,