車身衝壓成型新工藝

tags:    時間:2014-03-12 03:43:29
車身衝壓成型新工藝簡介
隨著安全爛和燃料經濟爛需求的增長汽車工業對高強、輕質材科的需求刺激了材料研發、工程沒計、生產製造三個領域研發的邁猛發展。在材科、沒計創及工藝專家的通力合……
車身衝壓成型新工藝正文

隨著安全爛和燃料經濟爛需求的增長汽車工業對高強、輕質材科的需求刺激了材料研發、工程沒計、生產製造三個領域研發的邁猛發展。在材科、沒計創及工藝專家的通力合作下,高強、輕質材科的可成型爛及其成型系統的柔性正在不斷提高。


越來越嚴格的安全法規使得汽車製造商必須提高車體的剛性以保證其駕駛的安全性;但是油價的不斷攀升,卻要求汽車製造商減輕車身的重量以提高燃油的經濟性。這種高強、輕質的要求刺激了研發的迅猛發展,這讓材料研發、工程設計、生產製造三個領域聯起手來,致力於降低車身重量的同時提高其碰撞性能。為了實現這一目標,優質鋼材的研發、成型工藝的革新以及新的衝壓構思集成在了一起。


材料的研發


在現代汽車工業中,高強度鋼材對於企業的生存至關重要。為了能夠成功地應對安全、結構和底盤部件批量生產的挑戰,一直以來,鋼材供應商在材料的開發方面都是非常活躍的。


通常情況下,想得到高強度就必須以犧牲材料的可成型性作為代價。例如,超高強度鋼材,如馬氏體相鋼,很小的變形就會導致其失效。相反的是,較低強度的鋼材在失效前能夠表現出高的可、延展性。對於汽車車身而言,這種關係在優化材料的選擇土起著重要作用。


提高強度與提高可成型性之間的矛盾隨著可選的新型多相鋼材的增加而逐漸弱化。現在,相當強度的鋼材也可獲得較高的可延展性、更好的冷成型性能以及更高的抗拉強度。例如,雙相鋼中既有較軟的鐵素體相又有一層較硬的離散馬氏體層。多相鋼包括高強度及高延性鋼(TRIP),它以貝氏體鐵素體為基體結構,夾層為殘餘奧氏體層,在衝壓成型過程中轉換成為馬氏體。帶有鋁預塗層的含硼微合金鋼表現出了優良的成形性能,從而可得到複雜的成型。熱處理和之後的模具中冷卻(淬火)使這種新型硼鋼表現出了非常高的強度(馬氏體組織),以及優秀的耐衝擊和耐疲勞性。


工程設計


在現代汽車的車身上,外殼和結構件之間包含著相當數量不同種類的材料。因此,設計工程師必須清楚地知道:什麼部件需要選用什麼材料?


對於高抗拉強度鋼材的應用,可依據它們的材料特性進行粗略的分類。在毛坯材料的選擇時,必須依據具體的抗拉強度級別,並考慮其成型的應變特性。


汽車車身部件使用的典.型材料主要有:


複合相和馬氏體相鋼:用於加工與碰撞安全相關的主要部件,如梁、側邊衝擊單元、保險杠;


高抗拉強度鋼:用於加工帶平滑弧線的拉伸件,如車門、罩、丁頁蓋;


高強自由填隙原子鋼(IF):用於加工帶有拉伸和深壓延應力的非常難壓延的部件,如內門板、側板、翼子板;


雙相鋼:用於加工難加工的結構件,如車頂縱梁、輪子,以及帶有特殊抗凹性的拉伸車身外皮,如車門、前蓋、行李箱蓋;


烘烤硬化和磷化合金鋼:用於加工難拉伸板,如車門、前蓋、丁頁蓋;


殘餘奧氏體鋼(TRIP):用於加工強吸能特性的結構件,如梁、車丁頁縱梁。

來源 機械專家網

創新的成型工藝和衝壓概念


高強輕質的部件對加工裝備提出了更高的技術要求。通常情況下,傳統的設備和生產線已經無法滿足最新的超強度材料的加工需求。


在衝壓車間的實際生產中,經過驗證行之有效的方法包括:


高強度鋼成型:多滑塊多工位壓力機的冷成型或混合生產線(其中第一台為液壓機,其餘為機械壓力機);


通過加壓淬火在成型過程中形成高強度鋼。


如何選擇最佳的生產方式?功能、重量和成本是需要考慮的因素。因為每種情況都有其與眾不同的特點,所以材料、車身設計、部件的幾何形狀及尺寸、計劃生產批量都是選擇生產方式時需要考慮的。


1、高強度鋼的成型


對高強度和超強度鋼進行冷成型的優點是能夠明顯縮短周期。然而,對於複雜件的局限性是使用冷成型時存在著「回彈」現象。另外,這種工藝要求壓力機噸位高(相比於低碳鋼要高2-4倍),而且需要昂貴材料製造的剛性模具以減少磨損。


2、使用雙滑塊多工位壓力機的冷成型


某汽車生產商對成型系統的柔性、可靠性和速度有著嚴格的要求。對它來說,投資大噸位多工位壓力機用於加工高強度和超強度鋼是其邁向未來的重要一步。該公司購進了一台帶獨立成型工位(第一工位)的雙滑塊六工位壓力機。在第一循環中,該成型工位.可進行高強度板的精拉伸。


3、組合式冷成型


在現有的機械式壓力機生產線上進行改造,將首台壓力機更換成液壓機便可實現對高強度鋼的加工。最近幾年,由於諸如動力缸,的模態轉換和環閥技術促進了驅動技術的進步,液壓拉伸壓力機的生產效率有了很大的提高。


運用這種方法,現有的設備仍能繼續使用並能提高整條生產線的生產能力。即使在小底座表面也能夠提供更高的衝壓力。液壓機技術簡化了複雜的深拉伸動作,並在行程的任何位、置都能得到滿衝壓力。在行程、裝模空間和衝壓力方面擁有更大的柔性,衝壓線上可使用模具的數量增加。


4、在成型過程中形成高強度鋼


加壓淬火也稱熱擠壓或熱成型,主要用於精度要求高的複雜的高強度零件成型。由於加熱和冷卻的工藝要求,根據不同工件情況,這種方法需要較長的製造周期。


在成型過程中,為確保加壓淬火的成功,需在材料表面塗上一層鋁-硅合金以預防產生氧化皮。毛坯或型坯應在爐子里加熱到950'C,以獲得奧氏體組織。為防止空氣冷卻,已經加熱的坯料需儘快送到壓力機衝壓,壓力機擠壓工件的壓力範圍為800~1200t。


壓力機保壓幾秒鐘,同時由位於模具內的水冷卻迴路把工件冷卻至約200℃。這是加壓淬火過程中的關鍵一步,將產生馬氏體組織。接著,由諸如機器人等自動化裝置把工件從模具中取出。


液壓機的基本特點是:可變的滑塊速度、可調節的保壓時間以及易於調節衝壓力。這些為加壓淬火提供了適用的柔性、可靠性和長使用壽命範圍

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