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摘 要：世界汽车工业汽车轻量化技术的可持续发展带动了热成形技术的快速发展，并成为汽车制造领域的热门技术。本文先介绍热冲压成形技术的基本原理并分析了其优点，接着简述了热成形工艺，最后介绍了汽车结构件的热成形制造技术及其应用。
关键词：汽车；热成形，应用
一、前言
目前汽车厂家对整车的质量和经济性越来越重视，世界汽车工业汽车轻量化技术的可持续发展带动了热成形技术的快速发展，并成为汽车制造领域的热门技术，故大多数厂家对采用新技术特别是采用高强度和超高强度钢板材料提出了更多的需求。
二、热冲压成形技术相关概述
（1） 热冲压成形技术的基本原理
所谓的热冲压成形技术， 指的就是利用在高温状态之下，金属的屈服强度会快速降低， 而其延展性与塑性会快速增强的这一特性，使金属在模具的帮助下，变成零件的一种工艺技术。其基本原理为：加热特殊的硼合金钢（具备较高的强度），使其完全性的奥氏体化， 之后把红热的板料置于模具（冷却系统）中进行冲压成形，且冷却淬火， 进而使得钢板组织从奥氏体向马氏体转化，最终获得具备超高强度比的钢材。该技术因具备能够提升安全性、减轻质量的优点，所以，已经被一些发达国家广泛用于工业生产当中， 尤其是用于高强钢的生产。
（2）热冲压成形技术的优点
和冷成形技术相对比， 热冲压成形技术拥有许多优点， 具体表现为以下几点。第一，经由迅速冷却淬火，热冲压成形之后的零件，其强度得到了极大的提升。如果就将这种零件用在汽车上， 那么可以在保证车身碰撞安全性能的基础之上， 控制零件的数量与厚度，达到减轻车身重量的目标。
第二，有比较好的成形性。在高温状态之下，材料有比较好的塑性，且延伸率相对较高，能够形成极为复杂的零部件，而这一点是冷冲压成形所无法实现的；另外，一些零件如果采取冷成形技术进行加工， 那么需要数道工序与模具， 但是热成形只需一次就可成形。
第三， 缩减压机吨位。在热成形时， 材料的流变应力受温度的影响极大。温度在800℃以上时，材料的流变应力将随之下降，大约为200 MPa，所以，在高温状态之下，迅速成形能够降低成形力，缩减压机吨位，最终达到降低设备投资成本的目的。
第四，有比较高的尺寸精度。利用冷成形技术制造零件时，回弹时常会使零件出现缺陷，特别是在高强钢制件成形以后，有极大的回弹。但是，利用热成形技术进行零件生产时，则不会出现回弹的情况，因而可以获得几何精度相对较高的产品。第五，采取热成形技术所制成的零件，其表面的刚度、硬度以及抗凹性都比较好。虽然如此， 热冲压成形技术也有一些缺点，即生产节拍比较慢、热冲压模具的能耗相对比较大， 投资热冲压生产线的成本较大，等等。
三、 热成形工艺
热成形前，常温下高强度硼合金钢板强度500～600 MPa；热成形后，其强度超过1500 MPa，提高200%～300%。
a.把特殊的高强度硼合金钢加热，使之奥氏体化；
b.红热的板料送入有冷却系统的模具内冲压成形，同时被具有快速均匀冷却系统的模具冷却淬火；
c.钢板组织由奥氏体转变成马氏体，因而得到强化、硬化，强度大幅度提高。
四、汽车结构件的热成形制造技术
镁是工程应用中密度最轻的结构材料，其比重为1.74，仅是铝的三分之二。同时B镁资源丰富，其储量在地球上位居第六，其强度性能比高，吸震性强，用于往复运动和断续运动部件，可显示出较强的减震效果，是替代钢铁、铝合金的重要材料。而镁合金具有密度低B强度、刚度高B阻尼性、切削加工性以及导热性好B电磁屏蔽能力强，铸造成本低B易回收且无污染等优点。此外，镁合金不易产生尺寸变形，可长时间正常工作而不发生部件的尺寸变化，十分有利于汽车轻量化。但由于镁是密排六方结构B镁合金的室温塑性较低B镁合金的塑性加工难度很大B一般需要低速、热加工成形，而热加工时的变形速度也不能太高。
此外，应用热成形工艺加工硼合金钢可以大大提高材料可成形性，降低成形力，而且成形后零件强度高、精度高、回弹小，特别适合应用于生产超高强度防撞梁。目前，在国外的汽车企业中，材料的热加工工艺主要是热轧工艺和锻造工艺，有关这方面的工艺路线和工装设计技术已比较成熟。与此同时，在汽车轻量化和高强度化的要求下，汽车用钢板向超厚板、高强度板方向发展成为一种必然。因而高强度钢板料的热冲压成形方法作为一项新兴的技术，更具有广阔的发展前景。
五、热冲压成形技术在汽车车身中的应用
（1）高强度板材的优点
在现今汽车轻量化的发展趋势之下，高强度板、超高度板得到了广泛的运用，经由热冲压成形技术所制成的高强度板，能够在保证制件强度的基础之上， 降低材料的厚度，减轻质量。有关资料表明，Arcelor（全球最大的钢铁公司），其所制造的冷却硬化钢30MnB5，在经过冷却之后，其强度将有所提升，达到1400MPa，如果用这种钢材所制造的汽车零部件，与刚度、强度相同的零件相比，其重量要轻很多。
（2）高强度板材热冲压成形的模具设计
首先，选择模具材料。与冷冲压成形相比， 热冲压成形对模具材料的要求更为严格， 要求其必须具备较好的耐磨性、疲劳性，以及较高的硬度与强度，并且可以确保成形件的尺寸精度。通常情况下，对模具材料进行选择时，应依据模具的加热温度，同时结合热锻用热作模具钢， 选择合适的模具材料。
其次，设计模具的凹模与凸模。由于存在热胀冷缩的缘故，冲压成形时所得到的零件尺寸和最终零件的尺寸， 两者之间存在一定的误差，所以，为了确保零件尺寸的精度，在进行热冲压成形零件时，应当将热胀冷缩的影响考虑其中， 对模具凹模与凸模的尺寸进行科学的设计。
最后，设计冷却机构。在对热冲压成形之后零件的冷却机构进行选择时， 不但需要确保有充足的零件冷却速度， 以便使奥氏体能够迅速向马氏体转变， 进而确保零件的强度； 同时还必须防止零件与模具由于过快的冷却速度，而出现开裂的情况。一般情况下， 采取在模具中倒入冷却水的办法， 对热冲压成形之后的制件予以冷却处理。
（3）高强度板材热冲压成形的基本流程
依据一系列相关参数，例如板料厚度、加热过程中高强度板材的流动应力、成形件尺寸等等， 据此对板材成形过程中所需要的压力予以精确的计算， 进而对设备所需的吨位予以明确，之后再予以成形。板材热冲压成形的基本流程具体为：落料、预成形、加热、冲压成形、保压（确保制件形状的稳定）、去氧化皮、激光切边冲孔、涂油。采取热冲压成形工艺所制成的零部件，在其表面上往往会存在一层氧化皮，应当对其进行有效的处理。其中，可采取酸洗的办法对氧化皮进行处理， 而在清洗过程中， 可以发现其他清洗办法无法发现的问题与缺陷，进而得到質量相对较高的表面。
六、结束语
未来，人们对汽车的要求会更加高，尤其是在安全性、舒适性、节能性、环保性等方面，而要想达到这一目标，在汽车车身上利用高强钢冲压件，就不失为一种不错的方法，而利用高强钢制造汽车零部件， 就必须使用到热冲压成形技术。在当前形势之下，进一步加强对热冲压成形技术的研究与开发，具有极为重大且现实的意义。
参考文献
[1] 徐伟力，管曙荣，艾健，等.钢板热冲压新技术关键装备和核心技术[J].世界钢铁，2009，（2）：30-33.
关键词：汽车；热成形，应用
一、前言
目前汽车厂家对整车的质量和经济性越来越重视，世界汽车工业汽车轻量化技术的可持续发展带动了热成形技术的快速发展，并成为汽车制造领域的热门技术，故大多数厂家对采用新技术特别是采用高强度和超高强度钢板材料提出了更多的需求。
二、热冲压成形技术相关概述
（1） 热冲压成形技术的基本原理
所谓的热冲压成形技术， 指的就是利用在高温状态之下，金属的屈服强度会快速降低， 而其延展性与塑性会快速增强的这一特性，使金属在模具的帮助下，变成零件的一种工艺技术。其基本原理为：加热特殊的硼合金钢（具备较高的强度），使其完全性的奥氏体化， 之后把红热的板料置于模具（冷却系统）中进行冲压成形，且冷却淬火， 进而使得钢板组织从奥氏体向马氏体转化，最终获得具备超高强度比的钢材。该技术因具备能够提升安全性、减轻质量的优点，所以，已经被一些发达国家广泛用于工业生产当中， 尤其是用于高强钢的生产。
（2）热冲压成形技术的优点
和冷成形技术相对比， 热冲压成形技术拥有许多优点， 具体表现为以下几点。第一，经由迅速冷却淬火，热冲压成形之后的零件，其强度得到了极大的提升。如果就将这种零件用在汽车上， 那么可以在保证车身碰撞安全性能的基础之上， 控制零件的数量与厚度，达到减轻车身重量的目标。
第二，有比较好的成形性。在高温状态之下，材料有比较好的塑性，且延伸率相对较高，能够形成极为复杂的零部件，而这一点是冷冲压成形所无法实现的；另外，一些零件如果采取冷成形技术进行加工， 那么需要数道工序与模具， 但是热成形只需一次就可成形。
第三， 缩减压机吨位。在热成形时， 材料的流变应力受温度的影响极大。温度在800℃以上时，材料的流变应力将随之下降，大约为200 MPa，所以，在高温状态之下，迅速成形能够降低成形力，缩减压机吨位，最终达到降低设备投资成本的目的。
第四，有比较高的尺寸精度。利用冷成形技术制造零件时，回弹时常会使零件出现缺陷，特别是在高强钢制件成形以后，有极大的回弹。但是，利用热成形技术进行零件生产时，则不会出现回弹的情况，因而可以获得几何精度相对较高的产品。第五，采取热成形技术所制成的零件，其表面的刚度、硬度以及抗凹性都比较好。虽然如此， 热冲压成形技术也有一些缺点，即生产节拍比较慢、热冲压模具的能耗相对比较大， 投资热冲压生产线的成本较大，等等。
三、 热成形工艺
热成形前，常温下高强度硼合金钢板强度500～600 MPa；热成形后，其强度超过1500 MPa，提高200%～300%。
a.把特殊的高强度硼合金钢加热，使之奥氏体化；
b.红热的板料送入有冷却系统的模具内冲压成形，同时被具有快速均匀冷却系统的模具冷却淬火；
c.钢板组织由奥氏体转变成马氏体，因而得到强化、硬化，强度大幅度提高。
四、汽车结构件的热成形制造技术
镁是工程应用中密度最轻的结构材料，其比重为1.74，仅是铝的三分之二。同时B镁资源丰富，其储量在地球上位居第六，其强度性能比高，吸震性强，用于往复运动和断续运动部件，可显示出较强的减震效果，是替代钢铁、铝合金的重要材料。而镁合金具有密度低B强度、刚度高B阻尼性、切削加工性以及导热性好B电磁屏蔽能力强，铸造成本低B易回收且无污染等优点。此外，镁合金不易产生尺寸变形，可长时间正常工作而不发生部件的尺寸变化，十分有利于汽车轻量化。但由于镁是密排六方结构B镁合金的室温塑性较低B镁合金的塑性加工难度很大B一般需要低速、热加工成形，而热加工时的变形速度也不能太高。
此外，应用热成形工艺加工硼合金钢可以大大提高材料可成形性，降低成形力，而且成形后零件强度高、精度高、回弹小，特别适合应用于生产超高强度防撞梁。目前，在国外的汽车企业中，材料的热加工工艺主要是热轧工艺和锻造工艺，有关这方面的工艺路线和工装设计技术已比较成熟。与此同时，在汽车轻量化和高强度化的要求下，汽车用钢板向超厚板、高强度板方向发展成为一种必然。因而高强度钢板料的热冲压成形方法作为一项新兴的技术，更具有广阔的发展前景。
五、热冲压成形技术在汽车车身中的应用
（1）高强度板材的优点
在现今汽车轻量化的发展趋势之下，高强度板、超高度板得到了广泛的运用，经由热冲压成形技术所制成的高强度板，能够在保证制件强度的基础之上， 降低材料的厚度，减轻质量。有关资料表明，Arcelor（全球最大的钢铁公司），其所制造的冷却硬化钢30MnB5，在经过冷却之后，其强度将有所提升，达到1400MPa，如果用这种钢材所制造的汽车零部件，与刚度、强度相同的零件相比，其重量要轻很多。
（2）高强度板材热冲压成形的模具设计
首先，选择模具材料。与冷冲压成形相比， 热冲压成形对模具材料的要求更为严格， 要求其必须具备较好的耐磨性、疲劳性，以及较高的硬度与强度，并且可以确保成形件的尺寸精度。通常情况下，对模具材料进行选择时，应依据模具的加热温度，同时结合热锻用热作模具钢， 选择合适的模具材料。
其次，设计模具的凹模与凸模。由于存在热胀冷缩的缘故，冲压成形时所得到的零件尺寸和最终零件的尺寸， 两者之间存在一定的误差，所以，为了确保零件尺寸的精度，在进行热冲压成形零件时，应当将热胀冷缩的影响考虑其中， 对模具凹模与凸模的尺寸进行科学的设计。
最后，设计冷却机构。在对热冲压成形之后零件的冷却机构进行选择时， 不但需要确保有充足的零件冷却速度， 以便使奥氏体能够迅速向马氏体转变， 进而确保零件的强度； 同时还必须防止零件与模具由于过快的冷却速度，而出现开裂的情况。一般情况下， 采取在模具中倒入冷却水的办法， 对热冲压成形之后的制件予以冷却处理。
（3）高强度板材热冲压成形的基本流程
依据一系列相关参数，例如板料厚度、加热过程中高强度板材的流动应力、成形件尺寸等等， 据此对板材成形过程中所需要的压力予以精确的计算， 进而对设备所需的吨位予以明确，之后再予以成形。板材热冲压成形的基本流程具体为：落料、预成形、加热、冲压成形、保压（确保制件形状的稳定）、去氧化皮、激光切边冲孔、涂油。采取热冲压成形工艺所制成的零部件，在其表面上往往会存在一层氧化皮，应当对其进行有效的处理。其中，可采取酸洗的办法对氧化皮进行处理， 而在清洗过程中， 可以发现其他清洗办法无法发现的问题与缺陷，进而得到質量相对较高的表面。
六、结束语
未来，人们对汽车的要求会更加高，尤其是在安全性、舒适性、节能性、环保性等方面，而要想达到这一目标，在汽车车身上利用高强钢冲压件，就不失为一种不错的方法，而利用高强钢制造汽车零部件， 就必须使用到热冲压成形技术。在当前形势之下，进一步加强对热冲压成形技术的研究与开发，具有极为重大且现实的意义。
参考文献
[1] 徐伟力，管曙荣，艾健，等.钢板热冲压新技术关键装备和核心技术[J].世界钢铁，2009，（2）：30-33.