热气胀：从技术探索到规模化量产赋能新能源汽车安全与轻量化

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近日，苏州普热斯勒落地热气胀管件量产新工艺，凭借自研核心算法，实现热冲压产线一线两用，为热气胀技术的大规模工业化应用提供了坚实支撑。热气胀成形技术可实现超高强钢空心结构件一体化制造，兼具热冲压的强度优势与液压成形的形状自由度高特点，是当前新能源汽车轻量化与安全性能提升的重要技术方向。2026 年，国内热气胀产业在产线建设、材料研发、工艺创新等维度接连取得突破，正式步入规模化发展阶段。

来源：汽车制造网

一、普热斯勒算法突围，解锁热冲压产线一线两用新范式

在工艺实现方面，普热斯勒自主开发了针对三维复杂管件的二维坯料弯管生成算法。

工艺上，先将管件弯曲成二维形状，大幅增加管坯与炉辊的接触面积，同时使管体质心尽可能贴近炉辊，从而极大提升了管坯在加热炉内运动过程中的稳定性；随后，管坯在多层辊底式加热炉内进行连续性加热；最终进入热气胀模具完成气胀成型。整个过程无需额外托盘承载辅助，实现了异形管件的连续稳定自动送料与全程连续量产。

热气胀管件工艺流程

热气胀管件工艺流程来源：苏州普热斯勒

亮点在于同一条热冲压产线双线兼容：既能量产传统热成形结构件，又可连续生产热气胀复杂异形管件。无需新增产线设备、不占用额外车间场地，大幅降低企业固定资产投资与生产成本。目前生产节拍稳定控制在20–60 秒 / 件，完全适配主机厂大规模工业化量产需求。

二、产线规模化落地，国产产能多点开花

今年 3 月，航宇智造六安基地 18 条热气胀生产线正式投产，项目总投资 8.2 亿元，占地 95 亩，配套 30 余台全自动激光切割工作站，打造 “热气胀成形 + 激光精切” 一体化工艺体系。产线具备高自动化、高柔性特质，可快速适配多车型、多规格车身及底盘高强度复杂空心构件生产。项目达产后年产 500 万套轻量化结构件，年产值可达 9–10 亿元。作为北航技术孵化的国家级专精特新企业，航宇智造深耕成形技术，已稳定配套一汽丰田、奥迪、极氪、小鹏、长城、吉利、奇瑞等主流车企，同时切入航空制造供应链，实现汽车 + 航空双领域布局。六安基地 18 生产线正式投产标志着国内热气胀工艺从技术突破迈入规模化量产的全新阶段。

值得注意的是，热气胀工艺并非全新技术，国内企业早已开启自主研发与产业化探索。据3月12日《广西日报》报道，位于广西汽车集团所属五菱工业公司柳东基地的国内首条超高强度钢管热气胀成形生产线，自2020年启动研发建设以来，已稳定服役5年。

这条产线率先开发出具有自主知识产权的超高强管材热气胀成形设备，建立起热气胀成形生产线及设备应用示范基地。通过该技术生产的超高强度钢管类汽车零部件，兼具高强度、轻量化、随形工艺好等突出优势，在大幅提升零部件强度的同时，较传统高强度钢板冲压工艺实现近30%的减重，有效助力汽车节能降耗与安全性能提升。目前，该产线产品已主要供给长城、比亚迪等汽车品牌的中高端车型。2024 年第二条产线投产，形成双线并行、两翼齐飞的产能格局，持续为国内热气胀产业的规模化发展提供重要支撑。

三、热气胀技术突破产业化痛点精准破局

热气胀成形工艺的核心原理的是：通过感应加热将管材或板材加热至特定温度，使材料变形能力大幅提升、变形抗力显著降低，随后利用高压气体的压力使坯料发生初步变形，再通过增加气压完成整形，最终获得符合要求的高精度零部件。

热气胀成形工艺过程

热气胀成形工艺的优势有零件强度高(最高可到2.0GPa)、材料利用率高、回弹小、精度可控、可变封闭截面、刚度高，能够减少零件数量及工装数量等。应用于A柱可有效减小障碍角，提升小偏置碰和抗顶压能力。热气胀主要应用于A柱、B柱、门防撞梁、ShotGun等强度要求高、成形复杂的部位。

热气胀成形工艺的劣势有模具成本较高，截面变化率不能太大(胀形率＜15%)，难以直接加工出安装特征等。由于钢厂无成品管材，还需将板材加工为焊管。并且首先要进行预弯成形，再进行热气胀成形。因封闭截面为单面冷却，冷却慢，生产效率低。

来源:宝钢

在产业化应用过程中，热气胀成形技术仍面临一系列技术挑战，主要集中在加热效率、镀层保护、成形精度、装备可靠性四个维度。针对上述技术痛点，近年来国内外研究机构和企业从材料、工艺、装备多维度入手，形成了一系列行之有效的解决方案。

1 电辅助快速加热技术：效率与质量双提升

北航李小强教授团队创新性提出的电辅助热气胀成形（EA-HMGF）方法，为解决传统加热效率低、表面氧化严重的问题提供了有效路径。该技术的核心是利用管材自身的电阻，通以大电流使其快速升温，由于电流直接作用于管材发热，热效率极高，加热速度较传统辐射加热实现质的飞跃：涂层管在保证表面质量的前提下，加热时间由传统工艺的8分钟缩短至1分钟；裸管更是仅需8~10秒即可达到奥氏体化温度。

加热时间的大幅缩短，带来了多重效益：一是显著提升生产效率，满足汽车制造大规模、快节拍的生产要求；二是管材在高温下暴露时间极短，有效抑制了表面氧化和脱碳，保障零件表面质量；三是降低了镀层挥发和LME裂纹（液态金属致脆裂纹）的风险，为镀锌板在热气胀工艺中的应用创造了条件。此外，电辅助加热还可实现分区控温，通过调整电极位置和电流密度，在同一管材上形成不同温度分布，从而精准控制不同区域的变形行为，满足零件不同部位的性能需求。

2 锌基镀层材料-工艺协同设计：攻克材料适配难题

热气胀工艺流程复杂、技术难度高，对材料的要求极为严苛，需同时具备高强度、耐高温（900℃以上）、抗氧化、易加工四大特点。针对锌基镀层热气胀零件的技术瓶颈，行业内提出“材料+工艺+设计”一体化解决方案，首钢、宝钢等企业率先突破关键技术，实现材料与工艺的完美适配。

首钢研发团队从镀层成分设计入手，优化锌基镀层的合金化体系，提高其高温稳定性，减少挥发倾向；通过精细的组织调控，增强镀层与基体的结合强度，提升抵抗LME裂纹的能力。在工艺层面，采用分阶段加热策略，预热阶段控制升温速率，使镀层逐步合金化；奥氏体化阶段精确控温，避免温度过高导致锌剧烈挥发；保温阶段合理控制时间，既保证基体完全奥氏体化，又避免镀层过度损耗。目前，首钢已联合下游制管厂、配套厂、主机厂完成全流程验证，2026年初，纯锌热成形钢热气胀零件获得国内某车企新旗舰车型定点，实现该材料在热气胀领域的首次产业化应用。

此外，同样在2026初，宝钢汽车板锌基热成形钢BaoGZ®在上海宝钢高新技术零部件有限公司热气胀量产线上实现小批量试模生产。该产品通过特殊表面设计、过程界面相结构控制及热气胀工艺优化，实现了热气胀成形全流程最佳应用，量产零件最高强度可达2200MPa级别，目前已小批量验证2400MPa级别，待新车型量产落地后，将进一步推动热气胀技术向更高强度等级突破。

BaoGZ® 热气胀全流程性能对比来源：宝钢

BaoGZ® 零件热气胀后，抗氧化性好，表面质量好来源：宝钢

3 形性协同调控工艺：实现成形与成性一体化

实现“成形”（零件形状精准）与“成性”（零件性能达标）的一体化控制，是热气胀技术产业化的核心目标。研究者们从多场耦合建模和工艺参数优化两方面入手，建立了系统的形性协同调控方法，有效提升零件质量稳定性。

北航团队开发了涵盖电辅助快速加热、气胀成形、模内淬火全过程的仿真模型，系统分析了电流密度、加热时间、气压参数对温度场、应力场和材料减薄行为的影响规律，通过仿真结果与实验验证相结合，为工艺参数优化提供了坚实的理论支撑。研究表明，提高成形温度（如900℃）和气压加载速率（如3~5 MPa/s）可显著提高零件的贴模精度；同时，成形后立即通入冷却水淬火，确保马氏体转变充分进行，是实现零件1.8~2.0GPa高强度的关键。

对于长轴类零件，轴向进给与内压的匹配至关重要。研究采用密封空气低压成形工艺，通过控制轴向进给时机调控胀形行为，在低初始内压条件下成功实现了超高强钢零件的胀形成形。目前，形性协同调控技术已在1.5GPa、1.8GPa以及Q&P980管件的热气胀成形中得到充分验证，A柱加强管梁和扭力梁等零部件已实现量产应用。

4 装备集成与工艺链优化：强化产业化支撑

热气胀技术的规模化产业化，离不开专用装备的支撑。近年来，国内在装备集成与工艺链优化方面取得多项进展，为技术落地提供了有力保障。

多元材料一体化成形装备：北航团队将热气胀工艺与压铸工艺、注塑工艺相结合，成功开发出多元材料一体化成形装备。该装备实现了钢、铝、塑等异质材料的高精度成形，可制造具备碰撞吸能区、高刚性骨架区等多功能分区的复杂管梁笼式车身部件。

柔性辊冲示范线：建立了超高强钢柔性辊冲示范线，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能力，可快速切换生产不同截面形状的管件。

超高压气体系统：开发了集成快速加热和模内淬火的超高压气体系统，并实现了能量回收，提高了能源利用效率。

四、应用领域再拓展重塑车身安全与设计新趋势

随着技术的不断成熟，热气胀成形工艺已广泛应用于各大车企的中高端车型，从车身安全件到结构件，逐步实现多元化拓展，以下是基于网络公开信息整理的核心应用案例：