电加热棒在模块化热成型模具中充当精确的热量调节器，能够创建具有复杂性能图谱的部件。通过将模具的特定区域独立加热至高于马氏体起始 (Ms) 温度，这些加热棒可以阻止某些区域进行硬化所需的快速冷却。这种局部热干预可抑制脆性微观结构的形成，从而使单个部件能够同时具有高延展性和高强度区域。
通过选择性地在目标模具区域保持热量，电加热棒可以解耦单个钢板的冷却速率。这会产生必要的“软硬”性能梯度，其中特定区域保持延展性以吸收能量，而其他区域则进行淬火以获得最大的结构刚性。
差速冷却的力学原理
独立区域加热
电加热棒集成在模具工具的特定模块中。它们不是加热整个工具，而是针对最终部件需要灵活性而非刚性的精确几何形状进行加热。
操纵冷却速率
标准热成型依赖于快速冷却（淬火）来硬化钢材。加热棒在局部抵消这一过程。当工具的其余部分充当散热器以淬火钢材时，加热棒加热的区域则保持稳定、升高的温度。
控制马氏体起始温度
此过程中的关键阈值是马氏体起始 (Ms) 温度。如果钢材快速冷却到该点以下，它将转变为马氏体，这是一种非常坚硬但易碎的微观结构。
抑制转变
通过将局部模具温度保持在 Ms 点以上，加热棒可以阻止目标区域的这种转变。这确保了这些区域中的钢材保留更柔软、更具延展性的微观结构。
工程设计软硬梯度
定制材料性能
这种选择性加热的结果是部件具有软硬性能梯度。一块冲压钢可以无缝地从极高的刚性过渡到可延展性。
在汽车安全中的作用
这项技术是现代汽车安全部件的基础。它使工程师能够设计具有刚性“笼子”以保护乘客（冷却、坚硬区域）和吸收冲击能量的“吸能区域”（加热、柔软区域）的部件。
改进部件集成
没有这项技术，制造商需要将独立的软钢和硬钢焊接在一起。电加热棒允许这些对比鲜明的性能存在于一个整体部件中，从而减少了装配步骤和潜在的故障点。
理解权衡
模具复杂性增加
实施区域加热显著增加了模具设计的复杂性。它需要精确集成加热元件、热电偶和绝缘层，以防止热量渗入冷却区域。
热管理挑战
在热区和冷区之间保持清晰的过渡很困难。热量会自然地通过钢制工具传导，如果热障管理不当，可能会导致具有不可预测性能的“过渡区”。
能源消耗
与纯粹的被动冷却工具不同，加热的模块化模具在成型周期中会主动消耗能量。这会增加一项可变的运营成本，必须权衡其与部件整合效益的利弊。
为您的目标做出正确选择
为了在热成型过程中有效利用电加热棒，请将热策略与您的机械要求相结合：
- 如果您的主要重点是抗冲击侵入性：确保这些区域中加热棒不工作或不存在，以允许快速淬火和最大的马氏体形成。
- 如果您的主要重点是能量吸收：配置加热棒以严格维持高于 Ms 点的温度，以保证高延展性并抑制硬化。
掌握电加热棒的使用将模具从简单的成型工具转变为微观结构设计的动态仪器。
总结表：
| 特征 | 加热区域（加热棒控制） | 未加热区域（标准） |
|---|---|---|
| 温度阈值 | 保持在马氏体起始 (Ms) 温度以上 | 快速冷却至 Ms 以下 |
| 微观结构 | 延展性 / 铁素体-珠光体 | 硬 / 马氏体 |
| 材料性能 | 高能量吸收（软） | 高结构刚性（硬） |
| 功能 | 吸能区和冲击延展性 | 乘客安全笼和支撑 |
| 冷却速率 | 受抑制 / 减慢 | 加速 / 淬火 |
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参考文献
- Filip Votava. Press Hardening of High-Carbon Low-Density Steels. DOI: 10.3390/ma18225163
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
