薄坯鑄軋技術

連鑄連軋是軋鋼生產(chǎn)中的一項重大技術革新，特別突出的優(yōu)點是節(jié)能和生產(chǎn)連續(xù)化。據(jù)統(tǒng)計，每噸鋼的熔化須消耗約2000kWh～3000kWh的電能，鋼錠與鋼坯的加熱能量可折合為每噸消耗電能400kWh～700kWh，軋制每噸耗電約120kWh～140kWh。采用連鑄連軋技術不僅取消了鋼錠和鋼坯加熱，還由于取消了大直徑的初軋機而使軋制力下降很多，變形也很均勻。但由于結晶的技術限制，1980年以前所能獲得的連續(xù)鑄造鋼坯厚度一般在250毫米左右，須通過大量后續(xù)的熱軋和冷軋才能獲得1mm厚的薄板。

1980年，一種新的連續(xù)鑄造工藝使得連鑄坯的厚度減小至40mm～100mm，從而縮短了整條熱軋生產(chǎn)線。近年來，已將先連鑄后連軋的技術改進為鑄軋薄坯再進行軋制的方式，即先通過邊凝固邊軋制得到約1mm～3mm厚的鑄軋坯，緊接著再通過后續(xù)軋制成材，這樣所需的總變形量可以大幅度減少，后續(xù)軋制生產(chǎn)線可以得到大幅的簡化。實踐證明，采用鑄軋薄坯法所需的能量僅為用連鑄法所需的43%。

高強鋼板及其冷沖壓

近年來高強鋼板有較快的發(fā)展。傳統(tǒng)高強鋼的強度與延伸率很難兼顧，而新研發(fā)的強度超過1000MPa的高強鋼，延伸率也很高，有的可達60%。韓國浦項制鐵開發(fā)了TWIP、SB-TRIP和M-TRIP等新一代汽車用鋼板。其中，TWIP表示孿生誘發(fā)塑性鋼，具有很高的強度和延伸率，是通過在變形過程中形成孿晶而生成的一種含Mn量高的奧氏體鋼。SB-TRIP和M-TRIP均是介于AHSS（先進高強鋼）和Ultra-AHSS（超高強鋼）的特殊高強鋼。SB-TRIP表示超細貝氏體相變誘導塑性鋼，是由納米尺度的貝氏體基體和殘留奧氏體組成的雙相鋼。M-TRIP表示馬氏體相變誘導塑性鋼，是由馬氏體基體和殘留奧氏體組成的雙相鋼。

高強鋼的強度是普通鋼板強度的2倍～3倍，所需的成形力極大，成形時往往造成模具損壞、設備振動以及工件被撕裂，因此對高強鋼沖壓的工藝設計應有所更新，概括起來必須遵循以下幾點：一、工件各處盡量保持均勻變形，否則變形量大的地方由于加工硬化嚴重，容易開裂；二、模具設計不僅應考慮強度，還應按等剛度原則使各處彈性位移相近；三、受力分布應遵循平衡原則，以免引起設備不對稱變形和振動。

管材液壓成形

早在20世紀60年代，日本就開始研究管材液壓成形，但當時的液壓內壓低于50MPa，尚不能用于汽車結構件生產(chǎn)。進入20世紀90年代，液壓成形技術得到迅速發(fā)展，實現(xiàn)了超高壓和軸向補料，德國工業(yè)界和研究機構將其稱為內高壓成形。采用液壓成形工藝，使結構件由多個板料沖壓件焊接轉向一個液壓成形件，重量可以減少20%以上；由于節(jié)約大量模具，成本可以降低20%以上；同時構件的剛度提高。在1993年的第四屆國際塑性加工會議上,一些研究人員的研究工作有標志性的進步，其內容如下：一、內壓達到400MPa，可成形復雜形狀的構件；二、實現(xiàn)了軸向進給的伺服控制，這可使軸向力與內壓很好地匹配，避免管材管壁局部嚴重變薄。德國是將管材液壓成形技術首先用于汽車結構件生產(chǎn)并大量推廣的國家，這期間的一部分研究成果反映在1999年的國際塑性加工會議論文集中。

隨著液壓成形技術的發(fā)展，管材力學性能的測試提到了日程。一般管材的應力應變曲線都是通過單向拉伸試驗獲得的，那么液壓成形管材的應力應變曲線用單向拉伸試驗獲得是否正確已成為問題。早在1966年就有學者提出了用內壓和軸向載荷共同作用以測量管材應力應變特性的方法。美國一些研究人員用液壓脹形方法測試了304不銹鋼管材的應力應變曲線。與用理論推導和有限元模擬方法得到的流動力學曲線進行了比較，發(fā)現(xiàn)吻合較好。將用液壓脹形試驗得到的應力應變曲線代入數(shù)值模擬，與采用單向拉伸的數(shù)據(jù)相比，前者與實際生產(chǎn)結果更為接近。

液壓成形過程較為復雜，影響因素較多，而成形過程又是在模具內部進行，試驗中無法對零件的成形過程進行實時觀察，所以很難確定最佳的控制參數(shù)。數(shù)值模擬技術的發(fā)展使復雜的工藝過程變得簡單、容易處理，無論研究結構還是工業(yè)界都開始大量運用數(shù)值模擬方法進行液壓成形過程的研究。數(shù)值模擬技術無疑為液壓成形工藝快速地應用于實際生產(chǎn)起到了推動作用。

(鋼訊)