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近几年来，能源短缺危机和环境污染问题受到越来越多的关注，制造节能、环保、安全、舒适的汽车是未来汽车工业的发展趋势。因此，全球各大汽车生产公司和高校科研人员都在积极研究节约能源和提高安全性的汽车设计、制造新技术。汽车轻量化对于提高燃油经济性、保护环境具有十分重要的意义。汽车轻量化的实现主要有三种途径一是汽车结构优化设计，使用计算机数值模拟技术进行零部件或整车结构优化设计，通过改变零件形状、减小零件厚度以及设计复合零件等方法，降低零部件质量，同时确保各项使用性能。但是，仅仅从结构优化设计上减少材料使用量来实现汽车轻量化，必然会导致结构件强度和承载能力的下降，从而会降低汽车的被动安全性。二是轻量化材料的使用，轻量化材料主要有高强度钢，招合金、镁合金、塑料和复合材料等低密度材料。
采用招合金、镁合金等制造汽车结构件能够实现汽车轻量化，但是其价格昂贵，而且强度与高强度钢相比较低，不能同时满足碰撞安全性的要求；目前钢铁材料仍然保持相对稳定的主导地位。三是轻量化制造技术，某些零部件各个部位功能作用以及承受的载荷不同，零部件不同部位使用不同材料或者制造成不同厚度，能够同时提高其使用性能和材料使用效率。因此，需要对传统制造技术进行改进或釆用新的制造技术，如液压成形技术、激光拼 TWB技术、变截面厚度板TRB技术等。高强度钢板日益受到世界各大汽车生产公司和科研工作人员的关注。使用高强度钢板、超高强度钢板制造车身安全零部件和加强件，能够显著提高车身构件的强度，增强汽车碰撞安全性能。同时，减少零部件材料使用量，降低车身重量，实现汽车轻量化。与普通钢相比，高强度钢具有更高的屈服强度和抗拉强度，在常温下的塑性变形范围窄、成形性能差、易开裂、回弹严重传统的冷冲压成形工艺己经不能满足生产高强度、超高强度汽车冲压零部件的需要。因此，采用高强度钢板热冲压成形技术制造车身零部件成为了关注和研宄的焦点。
热冲压成形工艺利用材料本身的特点，先将钢板加热并保温使其充分均勾奥氏体化，降低其强度和提高其成形性能，再将板料转移至水冷模具进行冲压成形和保压浮火，最终获得具有板条状马氏体组织的高强度和高精度的热冲压零件为热成形商强度钢和汽车常用的传统商强度钢、先进高强度钢的强度对比，热成形高强度钢屈服强度、抗拉强度与先进高强度钢TRIP800、DP800相比有显著提高，高强度钢板热冲压成形技术能够同时解决汽车轻量化和碰撞安全这对矛盾。热冲压成形工艺可广泛应用于生产汽车前后保险杠、车门防撞梁、A柱、B柱、C柱等构件如。近年来，大众、通用、丰田等国外各大汽车生产公司己经广泛使用热冲压成形技术制造汽车安全零部件和加强件，有效地降低了成本、提高了产品的市场竞争力。目前，高强度钢板热冲压成形技术基本上处于国外技术封锁和垄断状态，国内相关研宄处于基础阶段，仅有少数厂家在生产的高档轿车上采购高强度热冲压构件，很少有人、有机会能够接触到工业热冲压生产线，对其关键装备和核心技术更是了解不多。但是，国内汽车制造业对高强度热冲压车身构件有巨大需求，众多汽车公司和科研单位正在积极进行热冲压技术及生产线研究开发冲压钢板根据超轻量一体式车架（ULSAB）研宄，超高强度钢板（UHSS）是指屈服强度大于550MPa的钢板，包括CP钢、MS钢等；高强度钢板（HSS）是指屈服强度在210-550MPa范围内的钢板，包括HSIF钢、BH钢、HSLA钢等；普通钢板（LSS）是指屈服强度小于210MPa的钢板。为了区别于一般的高强度钢板（HSS），把DP钢、TRIP钢等以相变强化为主的钢板称为先进高强度钢板（AHSS），其抗拉强度范围为500MPa-1500MPa。
本文研宄的热冲压成形高强度钢板化学牌号为22MnB5，是一种猛硼合金钢，浮透性很好，钢板的化学成分特点是在碳猛合金钢的基础上添加一定量的硼。22MnB5原始状态微观组织主要由铁素体和珠光体组成，屈服强度为300MPa左右，抗拉强度为500MPa左右，硬度为20HRC左右，具有良好的塑性和成形性能。材料加热到9001：～950°C并保温一段时间后微观组织转变为 氏体，热冲压成形和保压萍火结束后微观组织转变为板条状马氏体。热冲压成形后材料屈服强度可以达lOOMPa左右，抗拉强度可以达到1500MPa左右，硬度可以达到50HRC左右，比原始状态提高2～3倍。
热冲压原理及工艺热冲压成形技术是将热冲压高强度钢板料在防氧化加热炉中加热到 氏体再结晶温度以上，其微观组织由铁素体和珠光体转变为奥氏体，并且保温一段时间使其充分均勾 氏体化，再通过机械手等设备将高温板料转移到具有冷却水道的热冲压模具中，最后完成板料的冲压成形和保压洋火。板料在高温下冲压成形可以保证其成形性能和成形精度，热冲压成形后板料的微观组织由奥氏体转变为板条状马氏体，抗拉强度可以达到500MPa左右，最终获得兼具高强度和高精度的热冲压零件。热冲压工艺原理。超高强度钢板热冲压工艺分为直接热成形（一次成形）和问接热成形（二次成形）两类。在直接热成形工艺中，首先把板料加热并保温至充分均勾奥氏体化，然后将高温板料转移至水冷模具一次完成冲压成形并保压萍火，获得终热冲压零件。变形程度不大或者形状相对比较简单的零件适合使州直接成形工艺生产。在接热成形工艺中，首先将板料冷冲压成形到一定形状，然后将其加热并保温至充分均勾贺氏体化，最后将高温板料转移至水冷模具完成顶终形状的冲压成形。变形较大或者形状相对复杂的零件适合使用间接成形工艺生产。
下面介绍一下直接成形（一次成形）的基本过程：
（1） 落料：使用落料压机和落料模具冲裁出所需外形轮廓的热冲压板料。（2）转移：使用机械手等设备将毛还转移至加热炉中。（3）加热和保温：将板料加热到奥氏体再结晶温度以上，并且保温一段时间，使其充分均匀奥氏体化。奥氏体化参数加热温度和保温时间对板料的 氏体化质量有重要影响。加热和保温过程中板料表面很容易氧化，影响后续冲压萍火效果并且增加了表面清理工序。对板料进行表面防氧化处理（防氧化涂层）或者向加热炉内冲入保护气体（氮气等）能够显著减少甚至避免钢板产生氧化皮。（4）转移：使用机械手等设备将 氏体化后的板料从加热炉中取出转移至热冲压成形水冷模具中。（5）冲压成形和保压浮火：快速完成冲压成形并保压洋火一段时间，利用模具的冷却系统对高温板料进行浮火热处理，使热冲压零件获得均匀的马氏体组织和良好的机械性能。另外，保压可以减小回弹，提高热冲压零件形状精度。（6）转移：使用机械手等设备将热冲压成形零件从模具中取出。（7）后续处理：利用酸洗或喷丸的方法去除零件表面的氧化皮，提高零件表面质R；使用激光切割机、激光钻孔机对超高强度热冲压零件进行切边和钻孔，或者在热冲成形之前钻孔。
（2） 热冲压工艺特点热冲压成形技术具有以下优点：（1）热冲压成形零件强度等机械性能显著提高，可以承受更大的撞击力，能够有效地提高汽车的碰撞安全性能，实现汽车轻量化。（2）回弹很小，在热冲压成形工艺中，板料在高温下冲压成形，几乎没有回弹，能够成形高精度的热冲压零件。而对于高强度钢板的冷冲压成形来说，回弹是影响零件形状精度的主要缺陷，很难根本解决。（3）变形抗力显著减小，降低了对压机吨位的要求，减少了设备成本。（4）高温板料塑性好，可以冲压成形冷冲压无法成形的复杂形状零件。（5）由于成形性能的提高，减少了变形的工序数，从而提高了生产效率。
（3） 当然，热冲压成形技术也存在一些不足（1）增加了加热工序，需要使用专用的加热装置，提高了成本。（2）与冷冲压相比，模具存在热疲劳现象，寿命显著降低，需要釆用新的材料和艺制造热冲压水冷模具。（3）板料存在严重的氧化问题，需要对板料进行表面防氧化处理（防氧化涂层）或者向加热炉内冲入保护气体（氮气等）。■
采用招合金、镁合金等制造汽车结构件能够实现汽车轻量化，但是其价格昂贵，而且强度与高强度钢相比较低，不能同时满足碰撞安全性的要求；目前钢铁材料仍然保持相对稳定的主导地位。三是轻量化制造技术，某些零部件各个部位功能作用以及承受的载荷不同，零部件不同部位使用不同材料或者制造成不同厚度，能够同时提高其使用性能和材料使用效率。因此，需要对传统制造技术进行改进或釆用新的制造技术，如液压成形技术、激光拼 TWB技术、变截面厚度板TRB技术等。高强度钢板日益受到世界各大汽车生产公司和科研工作人员的关注。使用高强度钢板、超高强度钢板制造车身安全零部件和加强件，能够显著提高车身构件的强度，增强汽车碰撞安全性能。同时，减少零部件材料使用量，降低车身重量，实现汽车轻量化。与普通钢相比，高强度钢具有更高的屈服强度和抗拉强度，在常温下的塑性变形范围窄、成形性能差、易开裂、回弹严重传统的冷冲压成形工艺己经不能满足生产高强度、超高强度汽车冲压零部件的需要。因此，采用高强度钢板热冲压成形技术制造车身零部件成为了关注和研宄的焦点。
热冲压成形工艺利用材料本身的特点，先将钢板加热并保温使其充分均勾奥氏体化，降低其强度和提高其成形性能，再将板料转移至水冷模具进行冲压成形和保压浮火，最终获得具有板条状马氏体组织的高强度和高精度的热冲压零件为热成形商强度钢和汽车常用的传统商强度钢、先进高强度钢的强度对比，热成形高强度钢屈服强度、抗拉强度与先进高强度钢TRIP800、DP800相比有显著提高，高强度钢板热冲压成形技术能够同时解决汽车轻量化和碰撞安全这对矛盾。热冲压成形工艺可广泛应用于生产汽车前后保险杠、车门防撞梁、A柱、B柱、C柱等构件如。近年来，大众、通用、丰田等国外各大汽车生产公司己经广泛使用热冲压成形技术制造汽车安全零部件和加强件，有效地降低了成本、提高了产品的市场竞争力。目前，高强度钢板热冲压成形技术基本上处于国外技术封锁和垄断状态，国内相关研宄处于基础阶段，仅有少数厂家在生产的高档轿车上采购高强度热冲压构件，很少有人、有机会能够接触到工业热冲压生产线，对其关键装备和核心技术更是了解不多。但是，国内汽车制造业对高强度热冲压车身构件有巨大需求，众多汽车公司和科研单位正在积极进行热冲压技术及生产线研究开发冲压钢板根据超轻量一体式车架（ULSAB）研宄，超高强度钢板（UHSS）是指屈服强度大于550MPa的钢板，包括CP钢、MS钢等；高强度钢板（HSS）是指屈服强度在210-550MPa范围内的钢板，包括HSIF钢、BH钢、HSLA钢等；普通钢板（LSS）是指屈服强度小于210MPa的钢板。为了区别于一般的高强度钢板（HSS），把DP钢、TRIP钢等以相变强化为主的钢板称为先进高强度钢板（AHSS），其抗拉强度范围为500MPa-1500MPa。
本文研宄的热冲压成形高强度钢板化学牌号为22MnB5，是一种猛硼合金钢，浮透性很好，钢板的化学成分特点是在碳猛合金钢的基础上添加一定量的硼。22MnB5原始状态微观组织主要由铁素体和珠光体组成，屈服强度为300MPa左右，抗拉强度为500MPa左右，硬度为20HRC左右，具有良好的塑性和成形性能。材料加热到9001：～950°C并保温一段时间后微观组织转变为 氏体，热冲压成形和保压萍火结束后微观组织转变为板条状马氏体。热冲压成形后材料屈服强度可以达lOOMPa左右，抗拉强度可以达到1500MPa左右，硬度可以达到50HRC左右，比原始状态提高2～3倍。
热冲压原理及工艺热冲压成形技术是将热冲压高强度钢板料在防氧化加热炉中加热到 氏体再结晶温度以上，其微观组织由铁素体和珠光体转变为奥氏体，并且保温一段时间使其充分均勾 氏体化，再通过机械手等设备将高温板料转移到具有冷却水道的热冲压模具中，最后完成板料的冲压成形和保压洋火。板料在高温下冲压成形可以保证其成形性能和成形精度，热冲压成形后板料的微观组织由奥氏体转变为板条状马氏体，抗拉强度可以达到500MPa左右，最终获得兼具高强度和高精度的热冲压零件。热冲压工艺原理。超高强度钢板热冲压工艺分为直接热成形（一次成形）和问接热成形（二次成形）两类。在直接热成形工艺中，首先把板料加热并保温至充分均勾奥氏体化，然后将高温板料转移至水冷模具一次完成冲压成形并保压萍火，获得终热冲压零件。变形程度不大或者形状相对比较简单的零件适合使州直接成形工艺生产。在接热成形工艺中，首先将板料冷冲压成形到一定形状，然后将其加热并保温至充分均勾贺氏体化，最后将高温板料转移至水冷模具完成顶终形状的冲压成形。变形较大或者形状相对复杂的零件适合使用间接成形工艺生产。
下面介绍一下直接成形（一次成形）的基本过程：
（1） 落料：使用落料压机和落料模具冲裁出所需外形轮廓的热冲压板料。（2）转移：使用机械手等设备将毛还转移至加热炉中。（3）加热和保温：将板料加热到奥氏体再结晶温度以上，并且保温一段时间，使其充分均匀奥氏体化。奥氏体化参数加热温度和保温时间对板料的 氏体化质量有重要影响。加热和保温过程中板料表面很容易氧化，影响后续冲压萍火效果并且增加了表面清理工序。对板料进行表面防氧化处理（防氧化涂层）或者向加热炉内冲入保护气体（氮气等）能够显著减少甚至避免钢板产生氧化皮。（4）转移：使用机械手等设备将 氏体化后的板料从加热炉中取出转移至热冲压成形水冷模具中。（5）冲压成形和保压浮火：快速完成冲压成形并保压洋火一段时间，利用模具的冷却系统对高温板料进行浮火热处理，使热冲压零件获得均匀的马氏体组织和良好的机械性能。另外，保压可以减小回弹，提高热冲压零件形状精度。（6）转移：使用机械手等设备将热冲压成形零件从模具中取出。（7）后续处理：利用酸洗或喷丸的方法去除零件表面的氧化皮，提高零件表面质R；使用激光切割机、激光钻孔机对超高强度热冲压零件进行切边和钻孔，或者在热冲成形之前钻孔。
（2） 热冲压工艺特点热冲压成形技术具有以下优点：（1）热冲压成形零件强度等机械性能显著提高，可以承受更大的撞击力，能够有效地提高汽车的碰撞安全性能，实现汽车轻量化。（2）回弹很小，在热冲压成形工艺中，板料在高温下冲压成形，几乎没有回弹，能够成形高精度的热冲压零件。而对于高强度钢板的冷冲压成形来说，回弹是影响零件形状精度的主要缺陷，很难根本解决。（3）变形抗力显著减小，降低了对压机吨位的要求，减少了设备成本。（4）高温板料塑性好，可以冲压成形冷冲压无法成形的复杂形状零件。（5）由于成形性能的提高，减少了变形的工序数，从而提高了生产效率。
（3） 当然，热冲压成形技术也存在一些不足（1）增加了加热工序，需要使用专用的加热装置，提高了成本。（2）与冷冲压相比，模具存在热疲劳现象，寿命显著降低，需要釆用新的材料和艺制造热冲压水冷模具。（3）板料存在严重的氧化问题，需要对板料进行表面防氧化处理（防氧化涂层）或者向加热炉内冲入保护气体（氮气等）。■