由于制造過(guò)程的不斷創(chuàng)新以及整合稽揭、使用高強(qiáng)度材料等級(jí)，有緊密聯(lián)系的車輛安全和成形技術(shù)可以在更大程度上被實(shí)現(xiàn)。另外除去有限元仿真和優(yōu)化工具的和諧使用绣坛，未來(lái)沖撞性能和可成形輕結(jié)構(gòu)連同最佳材料的使用都可以得到提高。這意味著不僅可以直接影響車輛的安全性能塑渤，制造成本也同樣可以被降低巢的。

　　由于制造過(guò)程的不斷創(chuàng)新以及整合、使用高強(qiáng)度材料等級(jí)饱舆，有緊密聯(lián)系的車輛安全和成形技術(shù)可以在更大程度上被實(shí)現(xiàn)嘴符。

　　車輛的安全性和沖壓技術(shù)互相協(xié)作

　　將車身制造技術(shù)發(fā)揮到極致要求車輛的安全性和沖壓技術(shù)互相協(xié)作。來(lái)自于汽車測(cè)試和當(dāng)今車輛的外觀變形要求希望設(shè)計(jì)師和制造工程師（特別是沖壓工程師）為未來(lái)道路的使用者們研制低成本稻蒂、高安全的汽車車身蒿荤。

　　對(duì)新研發(fā)的可能解決方案的反復(fù)測(cè)試使得快速和有目標(biāo)執(zhí)行的系列化生產(chǎn)成為可能。在這里初藐，我們來(lái)了解一下碰撞的相關(guān)部件筋顽、沖壓制造方法例如冷和熱沖壓，還有零部件性能和制造系統(tǒng)優(yōu)化的解決方案的要求乍恐。

　　結(jié)構(gòu)和安全性

　　輕結(jié)構(gòu)和安全性正如在各種車身制造中表現(xiàn)得那樣评疗，是現(xiàn)代汽車工業(yè)中兩個(gè)主要議題。

　　利用汽車測(cè)試來(lái)對(duì)乘客車輛的安全性進(jìn)行持續(xù)評(píng)估茵烈，已經(jīng)促使了新的制造替代方法和高強(qiáng)度材料的結(jié)合百匆，而這是白車身一個(gè)重要的組成部分。

　　使用在變形技術(shù)（碰撞測(cè)試或者碰撞測(cè)試中產(chǎn)生的變形）中產(chǎn)生的方法呜投，沖壓技術(shù)的根本改革能夠被實(shí)現(xiàn)加匈。持之以恒的推行使用性能（碰撞）和制造工藝之間的交叉結(jié)合是由Frank-Stronach-Insitute成立并實(shí)現(xiàn)的。車輛安全協(xié)會(huì)（The Vehicle Safety Institute）與工具和沖壓協(xié)會(huì)（Tools And Forming Institute）之間已經(jīng)建立起各學(xué)科之間的廣泛合作仑荐，目的是優(yōu)化碰撞過(guò)程中的性能和輕結(jié)構(gòu)以及探索如何降低生產(chǎn)成本雕拼。

　　為了這個(gè)目的，現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)和測(cè)試儀器已經(jīng)出現(xiàn)并且促進(jìn)了不同供應(yīng)商之間的合作（例如鋼鐵生產(chǎn)商粘招、機(jī)床生產(chǎn)商啥寇、沖壓和加工、FE軟件的程序編寫或者軟件優(yōu)化等）以及在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)需要不斷改進(jìn)的專業(yè)技術(shù)洒扎。

　　來(lái)自碰撞的要求

　　在車輛安全性中最重要的目的就是在碰撞情況下為乘客提供全面完善的保護(hù)辑甜，因此更多的要求就需要由車輛結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜的高品質(zhì)和高強(qiáng)度金屬板材沖壓零部件已經(jīng)被應(yīng)用于防止車輛框架的倒塌驹播。不同的測(cè)試規(guī)則告知汽車制造商哪個(gè)部件需要抵擋住靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)的力來(lái)避免乘客的危險(xiǎn)蝎业。例如增珠，A氣囊在FMVSS 216或者車頂沖撞性能實(shí)驗(yàn)中是被暴露在極大的應(yīng)力下的。在該測(cè)試中捣卵，一個(gè)相當(dāng)于整個(gè)車重1.5倍的力靜態(tài)施加在A氣囊的上方弓并。車頂?shù)淖冃味炔粦?yīng)超過(guò)127mm。假如這個(gè)測(cè)試在敞篷車上進(jìn)行枷配，一種沒(méi)有車頂主支撐架作為附加支撐部件的車认寓，使用復(fù)雜的變形部件（采用高強(qiáng)度等級(jí)的鋼鐵板材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）是不可避免的。不過(guò)物少，達(dá)到必需硬度時(shí)的極限歸結(jié)于特定的幾何形式奉量，因?yàn)橐环矫鍭氣囊如果太寬就會(huì)減小駕駛員領(lǐng)域的視野；另一方面东著，設(shè)計(jì)的參數(shù)也只允許一塊很小的搭建區(qū)域笼糙。

　　按照FMVSS216標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的車頂撞擊性能測(cè)試

　　另外一個(gè)例子，施加在B氣囊上的力是由一個(gè)重達(dá)950kg的滑車以相對(duì)于車輛50km/h的速度運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的铲瞎。一個(gè)由6個(gè)獨(dú)立連接的鋁質(zhì)蜂窩狀結(jié)構(gòu)件構(gòu)成的擋板被安裝在滑車的前端拳喘，擋板的下沿離地面有300mm。沖撞的能量一定被車輛的側(cè)方結(jié)構(gòu)所吸收颤绕，并且向內(nèi)變形度應(yīng)該保持在最小從而保護(hù)乘客的安全幸海。B氣囊的堅(jiān)固性是這次實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容。B氣囊被暴露在折彎力奥务、拉伸力和扭力下物独。另外，安全帶的再定向單元被放置在B氣囊上氯葬，（當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)）氣囊上必須有一個(gè)6kN的力施加在一個(gè)特定的點(diǎn)上挡篓。實(shí)現(xiàn)能夠承受這個(gè)動(dòng)態(tài)應(yīng)變材料的焊接并且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀的加工，代表著板材沖壓技術(shù)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)帚称。

　　冷金屬板材沖壓和熱金屬板材沖壓

　　如今官研，已經(jīng)有了兩種被證實(shí)的并適用于“最高強(qiáng)度”系列生產(chǎn)中的金屬板材沖壓方法，他們是：高強(qiáng)度材料冷沖壓和硼合金加壓淬火闯睹。

　　冷沖壓分為兩種形式：?jiǎn)蝹€(gè)部件的加工和序列合成工具的加工戏羽。方法的選擇取決于拉伸的深度和使用的材料等級(jí)。

　　熱沖壓同樣也分為兩種方式：直接和間接沖壓淬火楼吃。同時(shí)始花，該物理過(guò)程（例如從奧氏體到馬氏體的轉(zhuǎn)化）是兩種方法的共同目的。

　　兩種方法之間最大的不同在于使用的半成品牢簸。在直接沖壓淬火時(shí)骨矗，簡(jiǎn)易成形毛坯被加熱到奧氏體的溫度鹊逛，最終的幾何形狀在拉伸用具下成形渺类，然后（成形之后）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化至馬氏體的導(dǎo)向冷卻開(kāi)始烛储。

　　對(duì)于直接沖壓淬火來(lái)說(shuō)，熱鍍鋁鋼（還有未涂層材料）可以被使用累换。使用熱鍍鋁鋼的好處是在材料的加熱和轉(zhuǎn)移過(guò)程中避免金屬熔渣的形成棺玫。這個(gè)舉措可以幫助阻止金屬熔渣在沖模上的沉積，它能夠負(fù)面影響工具的磨損待插。另外竭撇，爐內(nèi)也不需要使用惰性氣體。

間接沖壓淬火時(shí)捷妥，在熱成形過(guò)程中你义，冷成形部件被當(dāng)作半成品使用，目的是減少在沖壓過(guò)程中沖模和毛坯之間由于強(qiáng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的沖模表面的磨損摩潮。

　　決定一個(gè)部件是采用冷沖壓還是熱沖壓取決于車輛的造價(jià)或者重量的優(yōu)先級(jí)別况既。如果價(jià)格的因素優(yōu)先，那就使用冷沖壓组民。然而棒仍，隨著零部件復(fù)雜程度的提升，只有初始應(yīng)力減少的材料才能被使用臭胜，這樣就導(dǎo)致了使用金屬板材厚度的增加（見(jiàn)圖4）莫其。如果優(yōu)先考慮重量的因素和應(yīng)力的高要求，那么熱沖壓的方法首當(dāng)其沖耸三。

　　工具技術(shù)

　　在毛坯的分離和定中心之后乱陡，他們被放在一個(gè)連續(xù)退火爐的傳送帶上。在這個(gè)爐內(nèi)吕晌，毛坯跨越了不同的加熱區(qū)域并且被加熱到奧氏體溫度蛋褥。

　　系列爐深度的選擇取決于被加工部件的光譜。通常睛驳，計(jì)劃使用通用可行的設(shè)備是不明智的烙心，因?yàn)橥嘶馉t的使用規(guī)劃是根據(jù)最大的質(zhì)量流量確定的，所以對(duì)于小零件來(lái)說(shuō)（低質(zhì)量流量）不劃算乏沸，因?yàn)榧訜崽幚碓O(shè)備需要更高的投資和花費(fèi)淫茵。另外的加熱方法，例如耦合線圈加熱會(huì)更具優(yōu)勢(shì)牲耐。

　　奧氏體的板材一旦離開(kāi)加熱設(shè)備的送出皮帶就必須馬上放置在沖壓工具里师莫，因?yàn)楸“宀牡臒崃繐p失速度可以達(dá)到20～30 °K/s。在馬氏體初始溫度一達(dá)到就要馬上進(jìn)行沖壓琐惩，否則會(huì)出現(xiàn)裂縫（由馬氏體生成時(shí)的高強(qiáng)度和低易成形性導(dǎo)致）狮消。

　　沖壓過(guò)后，零件被冷卻到由奧氏體到馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度。該冷卻過(guò)程占用了大量的周期時(shí)間搪古，因此也具有減少成本的最大潛力冻款。

　　沖壓淬火設(shè)備的創(chuàng)新概念

　　硼合金板材的沖壓淬火連續(xù)生產(chǎn)為創(chuàng)新提供了許多可能，他們都能同現(xiàn)今發(fā)展的創(chuàng)新設(shè)施和成形概念緊密聯(lián)系起來(lái)赁霉。

　　降低投資的花費(fèi)和沖壓淬火的周期時(shí)間對(duì)于零部件成本有著直接的影響筝赶。周期上每一秒鐘的節(jié)省都能夠?qū)е铝悴考蝺r(jià)5%的削減。如今谬碱，普通的周期舰桑，包括加工，需要10～15s蠢挡。

　　令人感興趣的解決方案已經(jīng)闡述完畢弧岳。鋼線圈在退火爐中加熱并且原材料也被加熱到奧氏體溫度。隨后綜合加工业踏、分離和沖壓淬火依次進(jìn)行缩筛。單件的鎖定發(fā)生在邊帶的剝離之后。這種理念的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單堡称、低投入成本和空間的最小需求瞎抛。

　　未來(lái)的工作進(jìn)展

　　拋開(kāi)改進(jìn)現(xiàn)有工具概念的研究，工具和沖壓協(xié)會(huì)現(xiàn)在正致力于對(duì)新型工具概念的研究（例如層狀金屬板的冷加工）却紧。

　　對(duì)直接和間接沖壓淬火技術(shù)的改進(jìn)由有限元方法保證桐臊。

　　除了提高對(duì)冷卻溝槽的布置和避免過(guò)度疲勞，對(duì)于熱成形工具的計(jì)算目的還在于保證毛坯在工具中不同的冷卻速度晓殊，因?yàn)榱慵男阅軙?huì)被結(jié)構(gòu)的調(diào)整而影響（純馬氏體結(jié)構(gòu)或者混合結(jié)構(gòu)）断凶。使用熱成像照相機(jī)的測(cè)量證實(shí)了這些結(jié)果并且展示出目前仿真工具繼續(xù)發(fā)展的可能。

　　耦合過(guò)程計(jì)算和工具性能研究的目的是為了硼合金鋼等級(jí)熱成形的熱力學(xué)計(jì)算巫俺。它考慮了在材料冷卻和零件使用特點(diǎn)決定微結(jié)構(gòu)發(fā)展的情況认烁。

　　除了這些方法，現(xiàn)在還出現(xiàn)了一種新的概念柿癞，用DMD方法的順序耦合來(lái)執(zhí)行冷卻金屬的銑削来鸟。另外，還有把該方法與熱傳導(dǎo)金屬的軟芯交叉使用的可能（例如表面帶一層防磨損層的銅）哩讶。

　　車輛安全性的仿真質(zhì)量

　　為了預(yù)測(cè)車輛受沖撞時(shí)的性能甲祖，大家在仿真質(zhì)量上投入了大量的人力物力。零部件的生產(chǎn)過(guò)程在其中發(fā)揮了重要的作用誊配，因?yàn)樽罱K零部件的性能將直接影響于此鞍伟。在沖壓過(guò)程中，板材被拉薄请状，塑應(yīng)力在材料上累計(jì)并加強(qiáng)秀吧，最終的加工件還有一定的殘留應(yīng)力皱耗。烘烤強(qiáng)化過(guò)程發(fā)生在噴涂過(guò)程中并且材料的拉力也有增加，因此醒腹，將這些結(jié)果從生產(chǎn)過(guò)程中準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移到?jīng)_撞仿真中就能大大地提高仿真結(jié)果的質(zhì)量倾皿。

　　將結(jié)果從成形仿真轉(zhuǎn)移到?jīng)_撞仿真的過(guò)程是由所有主流沖撞仿真軟件都可以提供的映射運(yùn)算法則來(lái)實(shí)現(xiàn)的。正常的步驟是將厚度和有效塑性力的網(wǎng)點(diǎn)從細(xì)小成形網(wǎng)格映射至大沖撞網(wǎng)格勃犬。根據(jù)材料和部件的幾何結(jié)構(gòu)，在沖撞模式下挎狸，這將導(dǎo)致更軟或更硬部件的反應(yīng)扣汪。更硬的反應(yīng)通常發(fā)生在冷沖壓部分。在熱沖壓部分锨匆，因?yàn)閵W氏體/馬氏體的轉(zhuǎn)化崭别，累積的塑性力不會(huì)導(dǎo)致任何硬化發(fā)生。

　　展望

　　由于制造過(guò)程的不斷創(chuàng)新以及整合恐锣、使用高強(qiáng)度材料等級(jí)茅主，有緊密聯(lián)系的車輛安全和成形技術(shù)可以在更大程度上被實(shí)現(xiàn)。另外土榴，除去有限元仿真和優(yōu)化工具的和諧使用诀姚，未來(lái)沖撞性能和可成形輕結(jié)構(gòu)連同最佳材料的使用同樣可以得到提高。這意味著不僅可以直接影響車輛的安全性能玷禽，涉及到制造成本的機(jī)構(gòu)也同樣能夠得到很大改進(jìn)赫段。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享矢赁，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)糯笙，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布蹈瑟、編輯整理上傳夯铡，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)相誓。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻闷墅、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題贡按，請(qǐng)第一時(shí)間告知缰畦，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益栋固！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn肥稠。