在汽車工業(yè)飛速發(fā)展的背景下，減輕車身重量、降低油耗（經濟性），降低廢氣的排放（環(huán)保）越來越受到人們的重視。與此同時，人們對汽車的安全性和舒適度的要求也逐步提高。為適應這種發(fā)展趨勢，各大鋼鐵企業(yè)開發(fā)出了應用于車身部件的高強鋼板，同時也帶來了高強鋼板的成形問題。在常溫下高強鋼板成形困難，由此，熱成形技術應運而生。
一、熱成形的提出：
在汽車工業(yè)飛速發(fā)展的背景下，減輕車身重量、降低油耗（經濟性），降低廢氣的排放（環(huán)保）越來越受到人們的重視。與此同時，人們對汽車的安全性和舒適度的要求也逐步提高。為適應這種發(fā)展趨勢，各大鋼鐵企業(yè)開發(fā)出了應用于車身部件的高強鋼板，同時也帶來了高強鋼板的成形問題。在常溫下高強鋼板成形困難，由此，熱成形技術應運而生。
熱成形技術主要是針對高強鋼板而開發(fā)的，其工藝過程為：首先將常溫下強度為500～600MPa的硼合金鋼板加熱到850～950℃，使之均勻奧氏體化，然后送入內部帶有冷卻系統(tǒng)的模具內沖壓成型，最后快速冷卻，將奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，使沖壓件得到硬化，大幅度提高強度（安全性）。
熱沖壓工藝過程
熱沖壓工藝過程
二、熱成形所用的鋼材：
ARCELOR(法國阿塞洛公司)的USIBOR1500；
BENTLER（德國本特勒公司）的BTR系列（BTR165鋼板、BTR155鋼管）；
SSAB（瑞典薩博公司）的DOMEX 024B；
LUCOIL STEEL 的BO 02～05系列；
RAEX?（芬蘭） B BORON STEELS；
NIPPON STEEL（新日本制鐵株式會社）的BORON鋼；
THYSSEN（德國蒂森克虜伯公司）MBW?1500+AS；
POSCO（韓國浦項制鐵公司）；
BAOSTEEL（中國寶鋼）；
激光拼焊板的使用（德國蒂森克虜伯公司）
TRB mubea（德國慕貝爾，世界唯一一家熱成型TRB板材供應商）
三、熱成形技術的典型應用：
熱成形技術在車身結構上的應用
采用熱成形技術可極大提高車身整體結構的剛度和強度，大幅度提高整車碰撞安全性能與NVH性能；大量運用該技術可有效減輕整車的質量，提高整車的經濟性能。根據車身結構強度的要求，車身以下部位推薦使用熱成形件，如圖:
熱沖壓零件應用
熱成形技術在車身上的應用
四、熱成形鋼板的加熱：
ａ、純電加熱
能耗高，價格昂貴。
ｂ、燃燒天然氣加熱
經濟性好，但要嚴格檢測天然氣是否達標。
ｃ、電氣混合加熱：開始采用燃燒天然氣加熱，使鋼板迅速加熱至900℃，后面采用電阻加熱的方式，主要是為了使鋼板加熱均勻。
d、感應加熱：感應加熱會產生表面集膚現象。
板料加熱到奧氏體狀態(tài)后，要經過保溫處理以保證板料成形前具有均勻的組織性能。若保溫時間短，則板料內的奧氏體晶粒大小不均勻，在成形過程中，板料各部分變形不均勻，經過淬火后得到的馬氏體組織也不均勻，從而也影響到熱沖壓件的質量均勻性。
五、加熱之后的鋼板移到壓力機：
a．機器人
機器人的成本高，速度稍慢，但柔性更好。
b. 行架機構
行架機構速度快，通用性差
無論哪種方式都需要有端拾器來配合工作。機械手保證速度，端拾器保證精確定位，這兩個設備同時保證板料在轉移到模具上時溫度損失最低。
六、制件在模具中的成形：
加熱完的鋼板在壓力機的作用下快速合模及保壓，再通過水冷淬火，使零件的強度達到1500MPa以上。
一方面，根據金屬熱變形理論，成形溫度高，金屬原子動能急劇增加，發(fā)生回復和再結晶，再結晶可消除材料的硬化現象，顯著降低金屬的變形抗力，提高金屬的塑性，從而可減少沖壓成形所需的壓力。
熱沖壓成形工藝中的淬火目的是保證鋼板在形變過程中能夠快速冷卻，獲得在室溫下具有均勻馬氏作組織的高強度鋼構件。若選用的淬火介質不當或模具冷卻系統(tǒng)設計不合理，熱成形過程中冷卻速度慢，則奧氏體會轉變?yōu)橹楣怏w或貝氏體而得不到馬氏體組織。
熱沖壓零件的質量優(yōu)點之一是成形零件形狀和尺寸精度高，而成形結束后的保壓淬火工藝是決定該質量的關鍵；同時，沖壓作業(yè)線的節(jié)拍與零件的最終質量性能是對立關系。保溫時間的過長或過短則會使熱沖壓材料組織晶粒不均勻，影響零件質量。
在成形期間和成形之后進行有針對性的溫度控制，例如把模具加熱到一個更高的溫度，就會使冷卻速率變小，得到另外一種強度降低而延展性更好的組織。因此模具的溫度，應當高于馬氏體轉變的起始溫度。
由于硼鋼是在加熱狀態(tài)下成型，所以幾何性能與拉伸性能非常的好，多復雜的形狀基本都可以一次成型，唯一的需要注意的時邊角位置不便于內置冷卻水道，會影響冷卻時間和效果。
硼鋼加熱后延展率約為40%，淬火冷卻以后約為6%
七、熱沖壓模具：
A、模具型面的設計需要考慮鋼板熱脹冷縮效應，并且,型面不能設計冷沖壓常用的拉伸筋；
B、模具內部冷卻回路的設計（包括冷卻孔徑的大小、冷卻孔的間距和布置方式、冷卻孔中心離模具型面的距離、冷卻水的流動方式等）；
C、模具的分塊、冷卻通道的加工以及模具的裝配；
D、應該考慮到冷卻通道的密封問題。
熱沖壓模具水道設計
八、熱沖壓零件的CAE仿真分析：
（如AutoForm；Pam-stamp；Dynaform）
需要準確的材料性能參數, 如彈性模量、泊松比、高溫狀態(tài)下的應力應變關系和鋼板摩擦特性等，這些參數和冷沖壓狀況是完全不同的。
熱沖壓過程分析（預測零件的熱沖壓可制造性）
熱成形的FLD圖
溫度場分布
厚度分布
保壓淬火過程分析（可結合高溫蠕變、損傷等知識來分析）
回彈分析(預測零件的成形精度)
研究熱成形的回彈機理：從試驗結果和模擬結果可知,熱效應是引起回彈的主要因素,蠕變應變減少了熱成形后的回彈量。蠕變應變和熱效應是影響熱成形中回彈的主要因素。
壓邊力、模具溫度和凹模圓角半徑是影響回彈的主要因素。
九、模具的CAE分析（ABAQUS、LS-DYNA）：
優(yōu)化模具的冷卻通道，選取適當的流速
溫度的作用是降低材料的變形抗力，提高材料的塑性和改善成形狀態(tài)，隨溫度升高，板材塑性增加，變形抗力下降，各向異性減弱，沖壓成形性能改善。壓力的作用是平衡成形時的變形抗力。時間條件是滿足應力松弛和進入蠕變狀態(tài)所需要的合適時間。
溫度不均勻會直接導致成型后的零件性能不均勻。
十、模具材料：
模具鋼的選擇不同，主要焦點集中在材料的高熱傳導性（淬火時間短）和耐極端溫度變化上（反復極熱到極冷轉變），目前國內還不能生產供熱成形使用的模具（極少數低產試驗模具除外），絕大多數生產模具靠從歐洲進口。
熱成形模具的瓶頸主要集中在成型模擬上，相比冷沖只需要計算表面成型材料減薄等因素
外，熱成形還需要模擬材料溫度變化（熱流失）和模具內冷卻水道的開發(fā)，由于市面上沒有專門的軟件可以使用，所以各大廠商都是靠自己開發(fā)的軟件來完成模擬。
要求模具能夠穩(wěn)定地工作在劇烈的冷熱交替條件下，同時能夠抵抗高溫板料對模具產生的強力熱摩擦，以及脫落的氧化層碎片和顆粒在高溫下對模具表面的磨粒磨損效應。
常用的熱成型模具材料有
一勝百：Dievar
Kind&CO：CR7V-L
洲際鋼鐵：D600 D700
十一、熱成型誤區(qū)：
廣為流傳的一個錯誤概念就是熱成形等于硼鋼，不完全正確。
1.同樣厚度和尺寸的熱成形鋼板和普通鋼板的重量是一樣的。
2.說熱成形部件能減輕車重的主要原因是其能提供超高強度，舉個例子來說：舊部件使用普通高強度鋼板（強度400Mpa，厚度2mm，重8kg），現在使用新的熱成形部件代替（強度1200MPa，厚度1mm，重4kg），對比下來由于材料厚度減小，所以重量降低4kg，但是由于其超高強度，反而比以前部件更加堅固。
這就是為什么說熱成形部件的應用不但能增加車身強度，還能減輕車身重量（安全性和節(jié)能）。
3.早期熱成型生產有局限性，部分部件需要預成型（如中通道板），不過近幾年由于生產工藝和生產設備的成熟，已經不需要預成型了，所有部件均可一次成型。
4.最終強度無非取決于材料（硼鋼板，涂層或無涂層）、生產設備（加熱爐，壓機、模具和自動化）和工藝，一般生產均可以達到＞1000Mpa的強度，如果沒有達到目標強度那么就是上述環(huán)節(jié)出現了問題，具體情況具體分析。
5.;最可能出現強度不足的原因可能是淬火保壓時間過長（如果沒有在7~10秒內將部件溫度降至400℃以下，就會影響奧氏體至馬氏體的轉化）
硼鋼是加入稀少硼元素的合金，但是硼鋼自己并不是超強度鋼板（一般硼鋼板強度在400MPa左右）。只有硼鋼經過熱處理（加熱到850℃以上）然后急速冷卻淬火（10秒內降到400℃以下），完成奧氏體向馬氏體轉化后，才會產生超高的強度，一般淬火后的強度在1200~1400MPa之間，極限強度甚至可以達到2000MPa（寶鋼熱沖壓廠生產的防彈鋼板）。
而硼起到的作用只是提高材料淬火的深度。
這過程與我們老祖宗鑄劍時將加熱的劍坯放進冷水（油）淬火的工藝一樣，只不過現代人將之標準化，工業(yè)化、規(guī)模化。
【興迪源機械簡介】
興迪源機械(Xingdi Machinery)是一家專注流體壓力成形技術的鍛壓設備制造企業(yè)。自2007年創(chuàng)立以來，興迪源機械一直致力于內高壓成形的技術創(chuàng)新和產品研發(fā)。主營產品范圍從生產普通液壓設備，現今發(fā)展至生產、研發(fā)國內流體壓力成形技術的鍛壓設備。
興迪源機械是先進輕量化成形技術的提供者，從產品研發(fā)、設備生產、模具研制、方案定制，直至最終交付及提供增值服務，我們?yōu)榭蛻籼峁┑牟粌H僅是一臺設備，而是一整套智能制造成形方案。