文/杨雪梅，黄得群，时丕见，姬大鹏，陈鹏·奇瑞商用车安徽有限公司

非涂层热冲压钢22MnB5 的拼焊门环生产仍然有许多技术难点，目前还没有量产车型应用信息。本文通过非涂层热成形钢的试制生产，对试制工艺、各类缺陷进行分析和整改，并对比前期工艺方案，用以指导非涂层热成形门环的批量生产，对于降本和轻量化具有很大的借鉴意义。

近年来，由于安全法规和环保要求越来越严格，以及客户对于整车安全、舒适性和耐久性的期望也越来越高，越来越多超高强钢热成形工艺技术的应用，有效提升了车身碰撞性能，减轻车身重量等。带涂层的热成形钢因其涂层保护，目前广泛应用于直接成形的工艺生产中，比如A、B、C 柱、各类梁类件中。随着越来越多的零件采用热成形工艺，以及焊接技术的发展，一体式热成形门环，以及双门环的“安全笼”方案取代传统多个零件，逐渐成为车身结构设计和应用的一个新趋势，不仅可以增强汽车侧碰性能，还可以有效应对IIHS 的25%小角度偏置碰撞。

带涂层热成形门环通常采用直接冲压工艺，免除后续的喷丸工序，零件尺寸精度控制较高。由于原材料、激光拼焊和模具等专利技术的限制，目前铝硅涂层热成形门环使用广泛，但是成本较高，因此使用非涂层热成形钢如何去除和控制氧化皮就成为冲压厂生产的技术核心，但目前非涂层热成形钢门环生产仍然有很多技术难点。

本文采用非涂层热冲压成形钢22MnB5进行激光拼焊门环的试制生产，对比前期4 个零件的工艺指标，对试制工艺、缺陷分析和整改进行讨论，用以指导非涂层热成形门环的批量生产。

试制材料和工艺

本文所采用的试制材料为某钢厂已工业化生产的非涂层热成形钢，牌号为22MnB5。门环的毛坯材料为4块落料片激光拼焊而成，厚度为1.2mm+1.4mm，其对比方案是采用传统冲压和焊接工艺生产的4 个零件，具体如图1 所示。

试制开发通过10 道工序来实现热成形门环的提样，具体为落料→拼焊→加热→冲压→冷却→切割→抛丸→校形→检查→包装，其中通过对加热、冲压和冷却具体温度和时间工艺窗口的多轮调整，实现全马氏体组织的转变，并通过抛丸来有效去除氧化皮。

图1 前期传统方案和门环方案对比

试制结果分析

力学性能分析

材料性能首检有3 处不合格，经过多轮模具研合，模具保压时间和冷却速度的调试整改后，性能可以满足要求，具体取样位置如图2 所示，性能指标见表1。

缺陷分析和整改

通过对首轮样件分析，共发现有以下几类缺陷：起皱、开裂、压伤、面不平和尺寸超差等。通过多轮调试和分析，发现原因主要有模具型面加工粗糙、模具没有有效研合、成形没有到底、定位不准确、压料力和间隙大小不合适等模具加工和生产制造问题，也有前期产品设计造型考虑不足导致的问题等，首轮样件如图3 所示。

图2 门环取样位置示意图

表1 多轮调试后的性能值

图3 首轮样件实物

图4 多轮调试后样件实物

在试制阶段，通过模具型面研合、增加有效定位装置和设备生产参数的调整等，基本上可以解决上述的缺陷问题，型面符合率达到90%以上。多轮调试后样件实物如图4 所示。

方案对比

针对前期4 个零件开发的工艺方案和激光拼焊门环，从整车车身的零件数量，模具套数和重量、零件重量，模具价格和焊点数量等多维度来对比，具体见表2。

通过对门环各个落料片的焊缝位置调整和排样优化，材料利用率可以达到近76%。从表2 中可以看出，门环方案可以很大程度地减少零件和模具开发的数量，便于人员配置和项目管理。除了非涂层热成形钢的价格优势明显外，门环方案还能带来额外的轻量化效果，比前期方案整车减轻3kg 以上。同时，模具整体开发费用也有显著降低，也省去了后续焊接和工装夹具的开发。

表2 前期传统工艺方案和门环方案效果对比

热成形和冷成形在工艺方式、模具开发等方面有着明显的不同，但是热成形试制模具和量产模具在结构上大部分相同，只在模具材料使用，生产效率控制元件上有明显区别，比如冷却方式，延时和顶料机构等。

结论

⑴非涂层热成形钢激光拼焊门环的工艺方案在模具和工装夹具开发上有相比传统工艺方案明显的优势。

⑵对于试制零件的缺陷分析和问题整改，可以用于指导量产非涂层拼焊门环的生产，从而对降本、轻量化和安全综合方面都有很大的借鉴意义。

⑶非涂层热成形钢激光拼焊门环除外观质量问题外，零件还存在很大的回弹问题，这在产品设计上需要前期综合考虑和优化。