精沖工藝是在普沖技術(shù)上發(fā)展起來的一種把精密沖裁和板料成形相結(jié)合的制造精密、復(fù)雜沖壓件的高效而經(jīng)濟(jì)的加工技術(shù)，能夠獲得優(yōu)質(zhì)的零件。其中汽車工業(yè)是精沖零件推廣應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)國(guó)家，精沖零件在汽車行業(yè)的應(yīng)用占60%以上，國(guó)內(nèi)目前約50%左右。德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)把一輛車上使用精沖零件數(shù)量的多少，作為評(píng)價(jià)其汽車制造水平的一個(gè)指標(biāo)。
實(shí)現(xiàn)精沖需要有三要素，即精沖機(jī)、精沖模具和精沖材料。目前全世界95%的精沖材料是鋼鐵材料，即精沖鋼，鋼種包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、彈簧鋼等，但是還沒有專門的精沖鋼牌號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)。精沖材料是精沖技術(shù)的核心要素之一，精沖工藝對(duì)鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能及金相組織都有嚴(yán)格的要求。而目前國(guó)內(nèi)精沖企業(yè)大量使用的冷軋精沖鋼產(chǎn)品主要采用大型鋼鐵企業(yè)熱軋?jiān)?專業(yè)冷軋企業(yè)冷軋、退火的模式來供應(yīng)。
市場(chǎng)需求分析
根據(jù)公開資料和市場(chǎng)調(diào)研對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的精沖鋼需求量進(jìn)行了測(cè)算。汽車行業(yè)是主要的精沖鋼消費(fèi)行業(yè)。目前我國(guó)汽車單車精沖鋼用量約12~15kg，而發(fā)達(dá)國(guó)家為20~22kg，按照精沖行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)未來我國(guó)單車精沖鋼用量也將接近這一數(shù)字。
不過，近年國(guó)內(nèi)精沖行業(yè)雖然取得了較快的發(fā)展，但還主要以供應(yīng)中低端零部件為主。以汽車行業(yè)為例，國(guó)內(nèi)精沖件企業(yè)主要生產(chǎn)汽車座椅調(diào)節(jié)器、安全帶等輔助裝置用零件，用戶多為自主品牌，與汽車安全密切相關(guān)的變速箱等零件還不能供應(yīng)，尤其是高檔乘用車所需的變速箱都以進(jìn)口為主，相應(yīng)其中的精沖件也連帶直接進(jìn)口。此外，德系車更偏好使用精沖件，國(guó)內(nèi)目前下游重點(diǎn)企業(yè)的產(chǎn)品主要是供給以德系車為主的合資車企和出口，所需精沖原材料主要是采購德國(guó)鋼鐵企業(yè)所生產(chǎn)的材料（或進(jìn)口），影響了國(guó)產(chǎn)精沖材的應(yīng)用。
目前國(guó)內(nèi)規(guī)模較大精沖企業(yè)約有70余家，根據(jù)對(duì)重點(diǎn)企業(yè)精沖鋼使用情況的調(diào)研來看，國(guó)內(nèi)精沖鋼的使用數(shù)量大約為50萬噸，并且絕大多數(shù)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題
精沖是一項(xiàng)高技術(shù)含量的系統(tǒng)工程，盡管精沖技術(shù)在國(guó)內(nèi)也發(fā)展了十幾年，但在精沖設(shè)備、模具、材料和潤(rùn)滑等方面還尚不配套，與德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家還存有較大差距。
與德國(guó)CDW等國(guó)外企業(yè)相比，國(guó)產(chǎn)精沖金屬板材的性能和尺寸公差等差距還是很大，在原料穩(wěn)定性、材料組織、夾雜物、球化率、表面外觀質(zhì)量等還存在問題。如果精沖鋼尺寸和力學(xué)性能不穩(wěn)定，精沖時(shí)會(huì)增加模具損耗，降低精沖效率，增加廢品率，因此，下游精沖企業(yè)對(duì)精沖鋼的尺寸公差和性能要求越來越高。厚度公差方面，目前國(guó)內(nèi)熱軋產(chǎn)品均無法滿足客戶要求，只有冷軋產(chǎn)品能夠滿足需求，部分產(chǎn)品以熱軋酸洗形式交貨，仍然需要進(jìn)行一次帶壓下的精整，以保證公差要求。日本部分鋼廠熱軋精度較高，目前僅有少量熱軋直接球化處理方式交貨的產(chǎn)品，精度要求比較高的零件，精沖鋼冷軋時(shí)需要進(jìn)行球化退火，對(duì)于球化率要求＞90%，甚至＞95%，而國(guó)內(nèi)大部分材料很難達(dá)到要求。
國(guó)內(nèi)精沖鋼市場(chǎng)大型鋼鐵企業(yè)目前基本以提供熱軋?jiān)蠟橹鳎苌僦苯犹峁├滠埦珱_鋼產(chǎn)品，而下游專業(yè)冷軋廠生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性很難保證，熱軋和冷軋工序脫節(jié)，而且采購原材料不穩(wěn)定也會(huì)造成最終成品質(zhì)量波動(dòng)較大，對(duì)模具等都造成影響和沖擊。另外，精沖鋼單次訂貨量較小，往往只有10~20噸，鋼鐵企業(yè)接單意愿不強(qiáng)烈，用戶不得不以高價(jià)購買或長(zhǎng)期從國(guó)外進(jìn)口原材料。
汽車行業(yè)使用精沖零件主要集中在三大類：變速箱（拔叉）、座椅系統(tǒng)（調(diào)角器）和安全鎖扣系統(tǒng)。汽車零部件沖壓企業(yè)均需要下游汽車企業(yè)對(duì)產(chǎn)品和原材料進(jìn)行認(rèn)證，但汽車行業(yè)對(duì)產(chǎn)品替代比較謹(jǐn)慎，認(rèn)證周期和認(rèn)證成本較高，認(rèn)證完成后也需要在新產(chǎn)品上進(jìn)行批量的替代，很少在現(xiàn)有產(chǎn)品上進(jìn)行直接替代。
精沖鋼熱軋基板生產(chǎn)情況
目前精沖鋼的供應(yīng)主要有2種方式：一是鋼鐵企業(yè)直接提供熱軋酸洗卷供精沖用戶使用；二是鋼企提供熱軋卷原料（不酸洗或者酸洗）給冷軋企業(yè)，進(jìn)行冷軋?zhí)幚恚òㄋ嵯�、球化、退火），再提供給精沖用戶使用。
熱軋基板的生產(chǎn)要求
熱軋基板對(duì)鋼質(zhì)純凈度要求很高。如汽車用零部件一般要求疲勞指標(biāo)，其對(duì)材料的夾雜物、成分偏差、偏析等技術(shù)要求相對(duì)嚴(yán)格，主要體現(xiàn)在P、S控制和夾雜物指標(biāo)上。其中一般要求P≤0.018%，S≤0.005%；夾雜物要求：用于鏈條、鏈鋸、汽車部件原料要求提高夾雜物評(píng)級(jí)指標(biāo)，例如德國(guó)42CrMo4鏈條用鋼的夾雜物需求如表1所示。
表1德國(guó)42CrMo4鏈條用鋼的夾雜物要求
同時(shí)，精沖鋼熱軋基板不允許表面存在“卷渣”、“翹皮”等質(zhì)量缺陷；要求熱軋采取低溫出鋼、軋制、卷取工藝，鋼板邊部不產(chǎn)生脫碳層和晶間氧化；厚度公差一般要求在0.15mm范圍內(nèi)，同時(shí)要求低凸度（≤40μm），楔形指標(biāo)嚴(yán)格；板形平整，避免在分條、穿帶過程中出現(xiàn)剮蹭等。
精沖鋼冷軋板生產(chǎn)情況
生產(chǎn)特點(diǎn)
(1)精沖鋼冷軋板厚度和寬度范圍大。
精沖行業(yè)按照厚度劃分4mm以下為薄板，4~8mm稱為中厚板，8mm以上稱為厚板。以汽車沖壓件為主的精沖鋼零件主要所用產(chǎn)品以厚規(guī)格為主；以電子產(chǎn)品為主的精沖鋼零件，所用精沖鋼產(chǎn)品以薄規(guī)格為主。
(2)精沖鋼冷軋時(shí)需要多道次冷軋和球化退火。
精沖鋼大多屬于中高碳鋼，冷軋時(shí)變形抗力大，因此需要多道次冷軋和球化退火。冷軋后產(chǎn)品的球化退火效果很重要，一般會(huì)要求最終產(chǎn)品的球化率＞90%，甚至＞95%。
(3)生產(chǎn)組織復(fù)雜。
冷軋材料以高精度、高品質(zhì)、多品種、多規(guī)格、小批量為特點(diǎn)，生產(chǎn)組織復(fù)雜。有的冷軋廠可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行生產(chǎn)，最小批量為500kg，甚至針對(duì)超薄材料可以接受300kg的批量。
(4)主要由專業(yè)冷軋廠提供。
目前冷軋用精沖鋼基本上采用大型鋼企業(yè)軋寬帶鋼或者中小鋼鐵企業(yè)的熱軋中寬帶鋼和窄帶鋼+專業(yè)冷軋廠冷軋的模式進(jìn)行生產(chǎn)，大型鋼鐵企業(yè)以提供精沖鋼熱軋?jiān)暇頌橹�，很少提供精沖鋼冷軋產(chǎn)品。主要是因?yàn)榫珱_鋼大多屬于中高碳鋼，冷軋專業(yè)性強(qiáng)，工序復(fù)雜（需要多道次冷軋和球化退火），品種多、規(guī)格多、批量小，生產(chǎn)組織很困難，因此大型鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本較高，而專業(yè)冷軋廠成本優(yōu)勢(shì)較大。
(5)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，對(duì)熱軋基板價(jià)格很敏感。
目前專業(yè)冷軋廠相互競(jìng)爭(zhēng)激烈，冷軋產(chǎn)品出現(xiàn)供大于求的局面，精沖鋼價(jià)格逐漸下滑，各專業(yè)冷軋廠利潤(rùn)率降低。
精沖鋼未來發(fā)展趨勢(shì)
未來需求增長(zhǎng)
從發(fā)展來看，除汽車行業(yè)需求增長(zhǎng)外，近年國(guó)內(nèi)非汽車領(lǐng)域?qū)珱_件的需求增長(zhǎng)也很快。據(jù)對(duì)精沖件下游用戶的調(diào)研，2014年下半年，有69%的企業(yè)反映汽車行業(yè)對(duì)精沖件的需求同比增長(zhǎng)，有75%的企業(yè)反饋航空航天領(lǐng)域需求同比有所增加。根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)運(yùn)行形勢(shì)，估計(jì)汽車行業(yè)近5年內(nèi)繼續(xù)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，國(guó)家也將繼續(xù)支持航空航天行業(yè)的發(fā)展。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了精沖行業(yè)的快速發(fā)展期，越來越多的國(guó)內(nèi)外企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到精沖材料本土化采購對(duì)于企業(yè)發(fā)展的重要性，合資精沖企業(yè)下一步也是計(jì)劃加大對(duì)國(guó)產(chǎn)精沖鋼的采購比例，因此國(guó)產(chǎn)精沖鋼的未來需求會(huì)不斷增長(zhǎng)。
厚規(guī)格材料快速增長(zhǎng)
用精沖工藝沖制中厚板、厚板零件，尤其形狀復(fù)雜的片齒輪、凸輪、棘輪、飛機(jī)剎車摩擦片等零件，不僅精度高、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好，而且由于沖切面的冷作硬化效應(yīng)，提高了零件的耐磨性與使用壽命，故越來越多地取代切削加工。
隨著精沖設(shè)備的更新?lián)Q代，模具技術(shù)水平的大幅提升，鍍層技術(shù)與油品技術(shù)的發(fā)展，之前傳統(tǒng)的鍛壓、機(jī)加工、澆鑄等加工方式，未來將可能通過厚規(guī)格材料的精沖工藝來實(shí)現(xiàn)，如汽車底盤上的安裝件、與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的各種法蘭件等摩托車鏈輪的生產(chǎn)也將由傳統(tǒng)的機(jī)加工方式向精沖方式轉(zhuǎn)移。采用精沖工藝，不僅能提升生產(chǎn)效率，還有效節(jié)約了成本，預(yù)計(jì)未來1~2年，8~12mm左右的厚規(guī)格材料將進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。
高強(qiáng)度、低成本材料的需求增長(zhǎng)
近幾年來汽車輕量化已成為汽車風(fēng)向標(biāo)，而高強(qiáng)度、高精度的精沖件在汽車上的使用量將不斷增加，未來5~8年內(nèi)，一些特殊處理的中高碳鋼、冷成形汽車高強(qiáng)鋼等會(huì)占主導(dǎo)地位。
國(guó)外先進(jìn)企業(yè)已開發(fā)了若干適于精沖的高強(qiáng)度微合金鋼，強(qiáng)度在650~900MPa之間，這些材料具有優(yōu)良的精沖性能，精沖8mm厚度仍可獲得光滑無撕裂的剪切面，加工硬化效應(yīng)使沖切表層硬度達(dá)40HRC，可以免除后續(xù)的淬火工序。新材料的出現(xiàn)突破了通常情況下材料強(qiáng)度超過650MPa以后難以精沖的界限，使高強(qiáng)度厚板零件實(shí)現(xiàn)精沖成為可能，從而擴(kuò)大了精沖的使用范圍。
精沖行業(yè)的充分競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)也擴(kuò)大了對(duì)低成本精沖鋼的需求。如在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，屈服強(qiáng)度在500~600MPa，焊接性能和塑性良好，不進(jìn)行冷軋直接精沖后可以使用的精沖鋼產(chǎn)品，不需要再進(jìn)行熱處理，成本有很大的優(yōu)勢(shì)，精沖用戶有較大需求。
對(duì)尺寸、性能和表面質(zhì)量的要求越來越高
目前沖制精密零件的設(shè)備主要有三種：(1)精沖機(jī)及精沖模具，這是目前效率最高最先進(jìn)的產(chǎn)品手段；(2)大噸位高速?zèng)_床配合精密模具，普遍應(yīng)用于僅對(duì)產(chǎn)品功能面有要求而對(duì)產(chǎn)品沖裁光亮帶要求不高的場(chǎng)合；(3)多臺(tái)沖床組合成連續(xù)生產(chǎn)線，通過機(jī)械手導(dǎo)軌等手段配以PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，也可以有效提升沖壓效率。
以上三種沖壓生產(chǎn)模式對(duì)材料的要求非常苛刻，材料的厚度精度將影響成形的一致性、精密模具的沖次，良好的表面質(zhì)量可以降低后續(xù)處理的成本，優(yōu)良的加工性能又是材料成形、模具壽命的基礎(chǔ)。因此高精度的尺寸、良好的表面質(zhì)量、優(yōu)良的加工性能成為評(píng)判精沖材料優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。未來材料必須與精沖設(shè)備、模具進(jìn)行良好匹配，打破用模具去遷就材料不足的頹勢(shì)。
