隨著安全性和燃料經(jīng)濟(jì)性需求的增長(zhǎng)，汽車(chē)工業(yè)對(duì)高強(qiáng)、輕質(zhì)材料的需求刺激了材料研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造三個(gè)領(lǐng)域研發(fā)的迅猛發(fā)展。在材料、設(shè)計(jì)以及工藝專(zhuān)家的通力合作下，高強(qiáng)、輕質(zhì)材料的可成型性及其成型系統(tǒng)的柔性正在不斷提高。
越來(lái)越嚴(yán)格的安全法規(guī)使得汽車(chē)制造商必須提高車(chē)體的剛性以保證其駕駛的安全性；但是油價(jià)的不斷攀升，卻要求汽車(chē)制造商減輕車(chē)身的重量以提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。這種高強(qiáng)、輕質(zhì)的要求刺激了研發(fā)的迅猛發(fā)展，這讓材料研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造三個(gè)領(lǐng)域聯(lián)起手來(lái)，致力于降低車(chē)身重量的同時(shí)提高其碰撞性能。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，鋼材的研發(fā)、成型工藝的革新以及新的沖壓構(gòu)思集成在了一起。
材料的研發(fā)
在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中，高強(qiáng)度鋼材對(duì)于企業(yè)的生存至關(guān)重要。為了能夠成功地應(yīng)對(duì)安全、結(jié)構(gòu)和底盤(pán)部件批量生產(chǎn)的挑戰(zhàn)，一直以來(lái)，鋼材供應(yīng)商在材料的開(kāi)發(fā)方面都是非?；钴S的。
通常情況下，想得到高強(qiáng)度就必須以犧牲材料的可成型性作為代價(jià)。例如，超高強(qiáng)度鋼材，如馬氏體相鋼，很小的變形就會(huì)導(dǎo)致其失效。相反的是，較低強(qiáng)度的鋼材在失效前能夠表現(xiàn)出高的可延展性。對(duì)于汽車(chē)車(chē)身而言，這種關(guān)系在優(yōu)化材料的選擇上起著重要作用。
提高強(qiáng)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(xiàn)在，相當(dāng)強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度及高延性鋼（trip），它以貝氏體鐵素體為基體結(jié)構(gòu)，夾層為殘余奧氏體層，在沖壓成型過(guò)程中轉(zhuǎn)換成為馬氏體。帶有鋁預(yù)涂層的含硼微合金鋼表現(xiàn)出了優(yōu)良的成形性能，從而可得到復(fù)雜的成型。熱處理和之后的模具中冷卻（淬火）使這種新型硼鋼表現(xiàn)出了非常高的強(qiáng)度（馬氏體組織），以及的耐沖擊和耐疲勞性。
工程設(shè)計(jì)
在現(xiàn)代汽車(chē)的車(chē)身上，外殼和結(jié)構(gòu)件之間包含著相當(dāng)數(shù)量不同種類(lèi)的材料。因此，設(shè)計(jì)工程師必須清楚地知道：什么部件需要選用什么材料？
對(duì)于高抗拉強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用，可依據(jù)它們的材料特性進(jìn)行粗略的分類(lèi)。在毛坯材料的選擇時(shí)，必須依據(jù)具體的抗拉強(qiáng)度級(jí)別，并考慮其成型的應(yīng)變特性。
汽車(chē)車(chē)身部件使用的典型材料主要有：
·復(fù)合相和馬氏體相鋼：用于加工與碰撞安全相關(guān)的主要部件，如梁、側(cè)邊沖擊單元、保險(xiǎn)杠；
·高抗拉強(qiáng)度鋼：用于加工帶平滑弧線的拉伸件，如車(chē)門(mén)、罩、頂蓋；
·高強(qiáng)自由填隙原子鋼（if）：用于加工帶有拉伸和深壓延應(yīng)力的非常難壓延的部件，如內(nèi)門(mén)板、側(cè)板、翼子板；
·雙相鋼：用于加工難加工的結(jié)構(gòu)件，如車(chē)頂縱梁、輪子，以及帶有特殊抗凹性的拉伸車(chē)身外皮，如車(chē)門(mén)、前蓋、行李箱蓋；
·烘烤硬化和磷化合金鋼：用于加工難拉伸板，如車(chē)門(mén)、前蓋、頂蓋；
·殘余奧氏體鋼（trip）：用于加工強(qiáng)吸能特性的結(jié)構(gòu)件，如梁、車(chē)頂縱梁。
創(chuàng)新的成型工藝和沖壓概念
高強(qiáng)輕質(zhì)的部件對(duì)加工裝備提出了更高的技術(shù)要求。通常情況下，傳統(tǒng)的設(shè)備和生產(chǎn)線已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足的*度材料的加工需求。
在沖壓車(chē)間的實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證行之有效的方法包括：
·高強(qiáng)度鋼成型：多滑塊多工位壓力機(jī)的冷成型或混合生產(chǎn)線（其中*臺(tái)為液壓機(jī)，其余為機(jī)械壓力機(jī)）；
·通過(guò)加壓淬火在成型過(guò)程中形成高強(qiáng)度鋼。
如何選擇*的生產(chǎn)方式？功能、重量和成本是需要考慮的因素。因?yàn)槊糠N情況都有其與眾不同的特點(diǎn)，所以材料、車(chē)身設(shè)計(jì)、部件的幾何形狀及尺寸、計(jì)劃生產(chǎn)批量都是選擇生產(chǎn)方式時(shí)需要考慮的。
1、高強(qiáng)度鋼的成型
對(duì)高強(qiáng)度和*度鋼進(jìn)行冷成型的優(yōu)點(diǎn)是能夠明顯縮短周期。然而，對(duì)于復(fù)雜件的局限性是使用冷成型時(shí)存在著“回彈”現(xiàn)象。另外，這種工藝要求壓力機(jī)噸位高（相比于低碳鋼要高2～4倍），而且需要昂貴材料制造的剛性模具以減少磨損。
2、使用雙滑塊多工位壓力機(jī)的冷成型
某汽車(chē)生產(chǎn)商對(duì)成型系統(tǒng)的柔性、可靠性和速度有著嚴(yán)格的要求。對(duì)它來(lái)說(shuō)，投資大噸位多工位壓力機(jī)用于加工高強(qiáng)度和*度鋼是其邁向未來(lái)的重要一步。該公司購(gòu)進(jìn)了一臺(tái)帶獨(dú)立成型工位（*工位）的雙滑塊六工位壓力機(jī)。在*循環(huán)中，該成型工位可進(jìn)行高強(qiáng)度板的精拉伸。
3、組合式冷成型
在現(xiàn)有的機(jī)械式壓力機(jī)生產(chǎn)線上進(jìn)行改造，將*壓力機(jī)更換成液壓機(jī)便可實(shí)現(xiàn)對(duì)高強(qiáng)度鋼的加工。zui近幾年，由于諸如動(dòng)力缸的模態(tài)轉(zhuǎn)換和環(huán)閥技術(shù)促進(jìn)了驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，液壓拉伸壓力機(jī)的生產(chǎn)效率有了很大的提高。
運(yùn)用這種方法，現(xiàn)有的設(shè)備仍能繼續(xù)使用并能提高整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力。即使在小底座表面也能夠提供更高的沖壓力。液壓機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)化了復(fù)雜的深拉伸動(dòng)作，并在行程的任何位置都能得到滿(mǎn)沖壓力。在行程、裝?？臻g和沖壓力方面擁有更大的柔性，沖壓線上可使用模具的數(shù)量增加。
4、在成型過(guò)程中形成高強(qiáng)度鋼
加壓淬火也稱(chēng)熱擠壓或熱成型，主要用于精度要求高的復(fù)雜的高強(qiáng)度零件成型。由于加熱和冷卻的工藝要求，根據(jù)不同工件情況，這種方法需要較長(zhǎng)的制造周期。
在成型過(guò)程中，為確保加壓淬火的成功，需在材料表面涂上一層鋁-硅合金以預(yù)防產(chǎn)生氧化皮。毛坯或型坯應(yīng)在爐子里加熱到950℃，以獲得奧氏體組織。為防止空氣冷卻，已經(jīng)加熱的坯料需盡快送到壓力機(jī)沖壓，壓力機(jī)擠壓工件的壓力范圍為800～1200t。
壓力機(jī)保壓幾秒鐘，同時(shí)由位于模具內(nèi)的水冷卻回路把工件冷卻至約200℃。這是加壓淬火過(guò)程中的關(guān)鍵一步，將產(chǎn)生馬氏體組織。接著，由諸如機(jī)器人等自動(dòng)化裝置把工件從模具中取出。
液壓機(jī)的基本特點(diǎn)是：可變的滑塊速度、可調(diào)節(jié)的保壓時(shí)間以及易于調(diào)節(jié)沖壓力。這些為加壓淬火提供了適用的柔性、可靠性和長(zhǎng)使用壽命范圍。