隨著汽車工業的快速發展和保有量的增大,油耗和CO2排放量的增加十分迅速,因此汽車工業節能減排刻不容緩。汽車的油耗與汽車的自重呈線性關系,以乘用車為例,汽車自重每下降10%,油耗和排放下降6%~8%,汽車輕量化是節能減排的一個重要手段。汽車工業發展的另一個問題是安全。為了保證汽車的安全性,必須應用高碰撞吸能的材料或采用厚度較大的材料,造成車子質量的增大,這雖然可提高安全性,但和油耗法規,節能減排有矛盾。既要輕量化,又要保證車輛的安全性,一個有效的手段就是應用高強度鋼和超高強度鋼。但高強度鋼的應用帶來了成形困難、模具壽命低,回彈大等問題,熱沖壓成形是獲得超高強度構件而又能有效減少回彈,能保證模具壽命和合理價格的一個有效的工藝技術。當抗拉強度很高時,沖壓、輥壓等成形技術均難以使構件成形??估瓘姸却笥?200MPa的超高強度構件,熱沖壓成形幾乎是唯一可行的技術路徑。正是在這種背景下,熱沖壓成形技術伴隨汽車工業的發展和各類法規的嚴格實施而在汽車工業迅速擴大應用。
目前熱沖壓成形材料主要用22MnB5。中國汽車工程研究院和萊蕪鋼鐵公司研發出成分為碳(C:0.22%~0.25%),錳(Mn:0.8%~1.2%),鉬(Mo:0.10%~0.12%),硼(B≥0.005%)的熱沖壓成形用鋼。該鋼的臨界冷卻速度明顯下降,這有利于該工藝的實施。該鋼具有良好的抗氧化性,還具有良好的強韌性匹配。上海寶鋼等公司研發了含鈮的熱沖壓成形鋼,由于Nb可以有效細化晶粒,從而可以有效提高熱沖壓成形件的強韌性,并有利于改善熱沖壓成形鋼的延遲斷裂抗力。
熱沖壓成形從2000年以后開始在中國發展,但起始時生產線的裝備多半從國外引進。2010年以后,中國的高校如華中科技大學等開始建立自主的熱沖壓成形的試驗線。中國汽車工程研究院和華中科技大學在引進線中采納了多層箱式爐的加熱方法,采用快速機械手傳遞工件,快速液壓機進行熱沖壓,年生產量可達100萬沖次以上,目前運行良好。科研工作者基于自主研發成果,新建了一條具有自主知識產權的熱沖壓成形生產線,該生產線具有高效節能、柔性智能的特點,并首次采用電伺服壓機,動作的精度、準確性比液壓機高;所采用的加熱爐為多層箱式爐,其制造工藝水平和結構優于國外的先進水平。這條生產線具有占地面積小、投資小、性價比高的特點,并具有節能減排的優點,有廣闊的推廣應用前景。
目前,全世界熱沖壓成形生產線的總數已超過180條,相比之下中國還有很大差距。隨著熱沖壓成形技術的不斷發展,國內熱沖壓生產線的數量必將不斷上升??梢韵胍?,隨著中國汽車輕量化的發展,熱沖壓成形生產線在我國將有很大的發展空間。