【成形工藝】我要學熱成形-為什麼是熱成形

目前，國內已有將近180條熱衝壓生產線，熱成形的應用已越來越廣泛。熱衝壓成形工藝可以克服傳統工藝下鋼板回彈嚴重、成形困難、容易開裂等難題。但是，除此之外，我們還有哪些原因一定要用熱成形呢？今天就由紐北來為你解開這個疑惑。

碰撞需求

在車輛發生側面碰撞時,只有將碰撞力分散吸收，才能有效的減小侵入從而減少對車門乘員的傷害。圖1為側碰的台車模擬試驗，圖2所示為側碰力的傳遞路徑。

圖1 側碰試驗

以下為2014款特斯拉Model S ENCAP碰撞視頻：

圖2 側碰傳遞路徑

歐盟法規中側碰的速度要求為大於50Km/h，熱成形B柱的衝擊韌性要大於衝擊能量，並且應保證B柱不會發生斷裂。

圖3 側碰對B柱的要求

我們可以將傳統車身與採用熱成形B柱的高強度車身進行側碰試驗，並選取B柱的上幾個點，測試他們的侵入量，從而簡要的對比這兩種方案的變形情況。圖4為側碰模擬效果展示，圖5為侵入量測量結果對比。

圖4 側碰發生時120ms時刻變形對比

圖5 側碰後B柱的侵入量對比

由上面的數據我們不難看出採用熱成形B柱的車身在側碰後的侵入量比傳統未採用熱成形B柱的車身小。而且2018版的C-NCAP也對側碰的要求做了調整,將台車撞擊中心位置由原來的R點後移至R+250mm的位置，此位置一般為B柱中心位置，這更是我們應該更關注B柱在碰撞中的影響的又一重要原因。

雖然，在車身設計時，出於吸能的考慮，B柱的強度不是越大越好，即在B柱下部的強度在設計時將考慮降低。這也是我們後期將講到的熱成形新技術，我們可以將幾種新技術的侵入量大致做個對比，如圖6所示。

圖6 不同工藝的熱成形B柱侵入量

以下為阿賽洛激光拼焊板熱成形介紹視頻：

減重效果

採用熱成形鋼，相對於傳統的高強鋼減重效果明顯。某車型8個零件採用熱衝壓技術，整車減重11.5kg。如圖7所示。

圖7 某車型熱成形零件

同樣，我們也可以將傳統的高強鋼B柱與熱成形B柱做一個重量對比，如圖8和圖9所示為某車型熱成形零件減重效果。（並非圖7車型的零件）

圖8 某車型熱成形B柱減重效果

圖9 某車型熱成形車門防撞梁減重效果

大家都在用

近幾年ECB歐洲車身會議部分車型的熱成形用量如圖10所示。

圖10 ECB熱成形用量統計

目前2015年沃爾沃XC90的熱成形用量最高，比例高達33%，重量約為132kg。（白車身本體重量401Kg，33%為去除熱成形軟區的重量佔比，若軟區計算在內，重量佔比為38%）圖11為部分沃爾沃車型熱成形零件使用趨勢情況。

圖11 沃爾沃熱成形使用趨勢

圖12為熱成形零件應在汽車車身上的應用趨勢，逐年增多。福特全新福克斯，除了採用普通熱成形的B柱、縱梁、橫樑、中通道、門檻等，還採用了TWB的前縱梁、A柱等。

圖12 熱成形零件應用趨勢

極限在哪裡

目前，熱成形主要用於A柱、B柱、前後縱梁、門檻、車門防撞梁、中央通道等位置。在保護乘員安全的主要傳力路徑上，我們需要採用強度很高的零件，在其他位置則需要採用吸能潰縮的零件。比如車身覆蓋件，前部和尾部的吸能區域。圖13為目前通常被考慮設計成熱成形的零件示意圖。

圖13 可用熱成形的零件

雖然熱成形零件的強度很高，通過加熱的方式衝壓可以增加硼鋼的成形性能，但對於一些尺寸較小的零件，對於熱成形模具的設計來說也是一個巨大的挑戰。

我們需要綜合考慮性能、成本、成形可行性等因素，對不同的車型配置區別使用。就目前的車身而已，熱成形零件的使用占車身重量的上限可能是50%。

以下為VolvoXC90熱成形與碰撞視頻：

總結

熱衝壓成形可以得到超高強度的鋼板零件，這些零件用於汽車車身上，有利於傳遞碰撞發生時的衝擊力，從而保護乘員安全。同時，採用熱成形鋼板的輕量化效果直觀可見，就目前而言相比其他輕質材料的應用較為經濟。

目前，等厚度的熱成形零件已廣泛用於各類乘用車和商用車，但諸如TRB、TWB、Patch、TTU等與熱成形結合的新技術還在一步步的研究中。熱成形是一門比較複雜的綜合性學科，這也是我要學熱成形的一個原因吧。

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