[00109230]超高强汽车用钢的热金属气胀成形技术开发

项目背景：

随着能源短缺、环境污染等一系列问题的日益突出，汽车轻量化成为汽车制造领域研究的主要方向之一。而超高强钢的开发和利用是汽车轻量化一个有效的解决途径。然而随着钢材强度升高，势必造成室温成形困难，易出现成形应力高、回弹现象严重的现象，且对模具磨损大，使用传统的常温冲压工艺和设备难以生产。热金属气胀成形 HMGF(Hot Metal Gas Forming)技术和热冲压工艺可以为此矛盾提供较好的解决方案。其中，HMGF 技术是将高强钢加热到一定温度，利用充气的方式将坯料胀成与模具内腔形状相同，具有一定形状和性能的结构件。使用该技术，可以实现复杂外形部件的整体成形，缩短生产周期，大大提高生产效率，从而降低制造过程的总体成本，为汽车结构件的轻量化提供有效途径。

关键工艺技术：

热金属气胀成型与组织性能调控一体化工艺，即在热金属气胀的过程中兼顾材料的成型和材料成型后的性能。通过分析超高强汽车用钢在成型条件下的热变形行为以及温度场和应力场的变化，保证材料的成型；通过探索成型条件下再结晶、相变等微观组织的变化，调控材料成型后的性能，最终实现超高强汽车用钢成型和成型的一体化。

推广应用情况：

本项目已获得国家重点研发计划的资助，并在航宇智造（北京）工程技术有限公司和天津天汽模志通车身科技有限公司进行工业化推广。

技术优势：

热金属气胀成形（HMGF）工艺可实现管件在高温条件下成形和组织调控一体化控制，以实现复杂形状超高强钢零件的成形，与其他管件成形工艺如：拔制成形工艺、液压胀形工艺、热推成形工艺以及锻造成形工艺等相比，HMGF 工艺实现了超高强度钢零件的成形，避免在冷成形条件下的回弹和开裂等成形问题，并提高零件的尺寸精度和表面质量，此外，在高温状态下成形降低了对设备和模具的苛刻要求。HMGF 工艺降低了传统超高强钢管件成形所需的成本，且顺应汽车轻量化对车身结构件用超高强钢的需求，实现了成形和热处理工艺的无缝衔接，不论是经济效益还是生产效率，相较于其他超高强钢成形工艺都有显著的提高和足够的优势。

性能指标：

建立了超高强钢柔性辊冲示范线，已实现 1.5GPa、1.8GPa 以及 Q&P980 管件的热气胀成形，A 柱加强管梁和扭力梁实现量产并进行实际应用，满足成形及组织性能调控一体化，具备柔性化、模块化、自动化的高精度复杂截面辊压一体式成形等技术优势。

市场分析：

可以推广到钢铁企业深加工业务领域的拓展方向，或给汽车零部件及主机厂进行推广。

经济效益分析：

投资估算 2000 万元，预计 3 年收回投资。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，研究成果已申请发明专利 2 项。

2. 国家重点研发计划“高性能超高强汽车用钢的新型先进成型技术开发与应用示范”项目以及“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项“课题30—超高强度钢管热气胀成形工艺与关键共性技术提升研究”项目。

3. 技术先进性：本项目以开发新型成形工艺为手段，突破传统汽车零部件成形方式的局限，掌握超高强钢零部件成形与组织性能调控一体化工艺技术，形成具有自主知识产权的系列技术及应用，建立先进成型技术应用示范线。