高强钢热冲压成形变强度工艺研究

通过冷热分块模具实现了高强钢板热冲压成形变强度工艺,研究了模具温度和冷却速率等工艺参数对于零件力学性能和组织转变的影响规律。结果表明,模具为室温时,零件为完全的马氏体组织;当模具温度为500℃保压120s时,零件为完全的贝氏体组织,零件的强度随模具的温度升高而降低,伸长率则随模具温度升高而升高;通过使用冷热分块模具热冲压的变强度U-形件,维氏硬度由冷却区向加热区梯度逐渐减小,过渡区域长度约为68 mm。这些表明通过冷热分块模具实现变强度热冲压成形零件是可行的。     

热冲压成形零件质量控制因素分析

热冲压成形技术是提高高强度钢板塑性成形能力,保证冲压零件尺寸精度以及提高冲压零件的强度级别的新型成形技术。本文在介绍超高强度钢板的热冲压成形工艺流程及应用的基础上,对直接影响热冲压零件成形质量的主要因素进行了识别和深入分析,讨论了模具材料、模具冷却设计及热冲压工艺参数如奥氏体化温度、保温时间、冷却速度和保压时间对热冲压零件质量的影响趋势,为车身制造中热冲压成形零件质量控制提供参考。     

汽车后纵梁变强度热成形工艺

以汽车变强度后纵梁零件为研究对象,采用板料整体加热、模具差速冷却板料的热成形工艺,对后纵梁零件的生产工艺进行了优化。相对于等强度后纵梁零件的热成形工艺,变强度热成形工艺在软区增加了加热系统,降低了零件软区的冷却速率,在零件硬区和软区实现差速冷却,最终得到变强度后纵梁零件。模具设计首先是基于该零件的变强度特性以及结构特点,基于热成形工艺技术,对整个零件成形后硬区和软区的温度分布、硬度分布和马氏体相含量分布进行了成形数值模拟。通过数值模拟优化了后纵梁零件的成形工艺参数,并将优化后的工艺参数用于指导零件的实际生产。通过对试制零件硬区和软区的屈服强度、抗拉强度、伸长率、硬度、变薄率和微观组织的检测和分析,显示试制的变强度后纵梁零件达到设计要求。     

新型模具制取变强度制件及其力学性能研究

设计出利用感应加热方式形成变强度制件的热冲压新型分区模具,进行了热-流-固耦合场的理论分析,建立了热-力耦合有限元模型,得到了板料在热冲压过程中温度和维氏硬度的分布。仿真结果表明,当模具感应加热端温度升至400℃时,加热端的冷却速度为13.6℃·s~(-1),冷却速度决定了板料不同温区的微观组织和维氏硬度。利用该模具进行了热冲压实验,对不同温区的微观组织和维氏硬度进行检测。结果表明:该模具可冲压不同高温区(低强度)形状的制件。制件高温区已经基本转化为贝氏体组织,过渡区转化为马氏体、贝氏体和铁素体多相混合组织,低温区转化为板条状马氏体组织。设计出的新型分区模具可以获得变强度制件,为成形复杂变强度零件和工艺参数的优化提供了依据。     

M形热成形零件模具冷却系统设计与分析

介绍了汽车用典型M形热成形零件模具冷却系统的设计,利用仿真软件模拟分析不同冷却参数对热成形模具的冷却效果,以连续冲压20个周期为研究对象,讨论无冷却系统、冷却水为层流流动和紊流流动状态下模具温度的变化规律,为热成形模具冷却系统设计提供理论依据。     

高强钢板热冲压成形模具温度场分析

高强钢板热冲压技术在汽车工业中的应用日趋广泛.在热冲压过程中,板材首先从加热炉转移到压机上,然后在模具中迅速成形并淬火以获得高强度.成形前模具的温度大大影响成形后零件的最终性能.本文选用汽车右前立柱角撑零件的模具来分析,用LS-DYANA软件模拟了热冲压后模具的温度场分布,并得到了模具温度的变化曲线.为热成形模具冷却系统的设计提供了依据.     

采用风冷预处理的高强钢板变强度热成形工艺

高强钢变强度热成形工艺可使同一零件不同区域具有不同的强度与塑性韧性,在保证碰撞完整性的基础上,提高零件区域延展性以实现碰撞吸能,防止碰撞侵入的目的。提出了一种基于定制区域风冷预处理的变强度热成形工艺。搭建了介质为干燥压缩空气的定制区域冷却平台,研究了射流压力0.3~0.7 MPa下,板料分区冷却的温度分布及变化规律;验证了新工艺实现高强钢的变强度热成形的可行性。研究结果表明,分区冷却过程中,随着射流压力的提高,钢板冷却速度逐渐加快,但横向测流及板料内部热传导使得过渡区宽度增加,而负压回风结构的设计则有效降低了横向测流的影响,在损失一定冷却能力的基础上降低过渡区宽度。当射流压力为0.3 MPa,添加回风结构时,当风冷区域温度降低至410 ℃(Ms点以上),硬区温度缓冷至750 ℃(Ar₃以上),经800 ℃回火及淬火后,软区得到低强度高塑性的铁素体及片状珠光体组织,硬区得到高强度低塑性的板条马氏体组织。采用新型的变强度热成形工艺及相应的定制区域冷却平台能够实现高强钢板变强度分布。     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能.结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5 HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6％;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度.     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能。结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6%;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度。     

硼钢板热冲压成形过程接触热阻研究

高强度钢热成形中,板料的冷却路径直接影响成形后零件的力学性能,可靠的接触热阻能提高热成形温度场模拟计算结果的准确性。为了研究热冲压成形过程中板料与模具界面间的接触热阻,以WH1300HF热成形用无涂层硼钢板为研究对象,在小型实验伺服压力机上进行了硼钢板的热冲压平模实验,得到了不同压强下板料淬火冷却曲线及模具温度冷却曲线,并通过顺序函数法计算出板料和模具接触界面的热流密度及接触热阻。研究结果表明,板料与模具间界面的热流密度峰值随压强增加而增加,接触热阻稳定值随压强增加而减小。根据能量守能定律,计算出热冲压硼钢板马氏体相变潜热及平模淬火实验中马氏体相变分数。     

探秘超高强硼钢热冲压成形新技术

热冲压成形技术 热中压成形技术就是将高强度钢(硼钢)加热到奥氏体温度范围,待零件材料的组织完成奥氏体转变后,迅速移动到模具内并快速冲压成形,在成形结束后对零件进行保压,再通过设置在模具内的冷却系统(保持适当的冷却速度),来完成对成形材料组织相变强化的全过程.     

变强度热冲压件数值仿真及其组织性能预测

基于Merklein流变应力模型、Kirkaldy相变动力学模型和Koistinen方程,建立了热-力-相耦合有限元模型,得到了硼钢22Mn B5在热冲压过程中温度、组织和维氏硬度的分布规律。仿真结果表明:当模具感应加热端温度升至400℃时,加热端板料的冷却速度为13.6℃·s~(-1),低于马氏体形成冷却速度27℃·s~(-1)。根据感应加热方式研制出变强度冲压件的热冲压新型分区模具,并进行了热冲压试验。结果表明:该新型模具升温速度快,升温至400℃只需5 s,同一模具可冲压不同加热区形状的零件。冲压件加热区为贝氏体组织,硬度为260 HV;过渡区为马氏体、贝氏体和铁素体多相混合组织,硬度为340 HV;低温区为板条状马氏体组织,硬度为491 HV。研制出的新型热冲压模具可以获得变强度热冲压件,满足汽车B柱类零件变强度的要求。     

基于Dynaform的B柱加强件热冲压全流程仿真及优化

为研究不同工艺参数对超高强钢热冲压零件成形质量的影响规律,以B柱加强件为研究对象,基于Dynaform进行热成形及保压淬火全流程数值模拟。通过正交试验分析了坯料初始温度、模具初始温度、压边力和保压时间对热冲压产品的厚度均匀度、马氏体平均转化率和马氏体分布均匀性的影响规律,并且确定了最优工艺参数组合:坯料初始温度为750℃、模具初始温度为30℃、压边力为5000 N、保压时间为15 s。通过仿真验证,结果表明:建立的质量评价标准可以有效保证产品的性能。最优工艺参数组合下零件的质量评价标准分别为:厚度均匀度为0. 0491、马氏体平均转化率为99. 92%、马氏体分布均匀性为0. 0024。     

热冲压主要工艺参数及对成形的影响

热冲压是超高强度钢板压力成形的新技术。探讨了热冲压金属板材经过加热、保温均匀奥氏体化后,在冲压成形时淬火冷却,材料组织发生相变而强化的工艺过程。重点分析了加热温度、保温时间、冷却速度、保压时间、冲压速度对热成形工艺过程和零件质量的影响,介绍了几个主要工艺参数的选择方法。这对热冲压成形技术的应用有一定的指导意义。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

新型超高强度钢零件热冲压技术(英文)

为克服现今热冲压的难题,开发了一种高强度钢零件的新型热冲压技术。利用快速电阻加热,该热冲压技术所需的设备比电炉加热的设备更简单。与传统液压加工相比,该工艺采用机械伺服高速冲压可以提高成形性。通过具有局部旁路电阻加热的剪切模具,制备了具有不同强度分布的零件。局部电阻加热使得剪切区的流变应力减小,从而使模具淬火钢零件和超高强钢板的剪切更容易。通过对杯壁进行电阻加热,利用热齿键成型技术制备了超高强度钢齿轮盖。同时,还通过热冲压成型制备了汽车用中空导流槽。一次热压成形工艺包括电阻加热、成形、剪切和模具冷却等流程,该工艺适用于相对较小的高强度钢零件。     

基于相变与回弹的热冲压成形冷却过程控制

回弹是影响高强度板热冲压成形精度的主要因素,通过22MnB5硼镁合金板热冲压成形实验,考察了冷却速率对回弹和相变的影响,提出了热冲压成形模具冷却系统设计相关的技术问题。研究表明,只有当冷却速度达到或超过临界冷却速度时,奥氏体才能直接转变为均匀马氏体;在模具结构、冷却系统、冷却介质等因素确定的情况下,可以通过控制冷却系统的水流速度,实现对最佳冷却速度的控制,消除热冲压成形中变形和回弹等缺陷,提高高强度板热冲压成形质量。     

模具温度和凸模速度对超高强钢热冲压成形的影响(英文)

高强钢板热冲压作为一种创新工艺逐渐被用于汽车领域制造超高强度的零件。实际上,由于在热冲压过程中材料表现出高度非线性的弹塑性以及热固响应行为,实验很难全面考察热成形过程。因此,有必要建立超高强钢板热冲压三维弹塑性热固耦合的有限元模型。同时,在高温拉伸试验的基础上,测试超高强钢的高温力学性能,并建立和应变、应变速率、温度相关的材料本构模型。此外,采用热冲压试验结合数值模拟研究模具温度和凸模速度对方盒形件超高强钢热冲压的影响规律,在测试热成形零件性能的基础上,得到优化的模具温度和冲压速度。     

热冲压成形数值仿真及模具冷却系统参数研究

在热冲压成形过程中,为更进一步认识热冲压成形过程,提高零件冷却性能和模具自身冷却能力,数值模拟了高强钢板料的热冲压成形和淬火过程,并对模具冷却系统参数做了研究。运用ABAQUS建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型,数值模拟了22Mn B5高强钢板U型件的热冲压成形和淬火过程,并将数值仿真结果与试验结果对比,验证了数值仿真模型的有效性。通过正交试验设计和灰色关联分析,以成形件最高温度、成形件最大温差、模具最高温度为目标,对模具冷却系统中冷却水流速和管道孔几何参数进行了灰色关联分析。分析结果表明,对上述3个目标影响重要度依次是冷却管道孔径、冷却管到模具表面距离、管道间距、水流速度。     

汽车B柱高强度钢热冲压工艺

采用数值模拟与试验相结合的方法,研究了汽车B柱22Mn B5高强度钢热冲压成形工艺。根据对B柱零件结构的分析,设计模具型面,并合理添加压料板。建立B柱热冲压有限元模型,设置板料加热温度、模具温度、压料板的压力、冲压速度、淬火保压压力等工艺参数,确定工艺参数方案。对B柱热冲压进行全过程数值模拟,得到了热冲压件的厚度、微观组织、硬度等性能分布情况,并与试验结果进行对比。热冲压件性能检测结果表明:零件的厚度分布较均匀,最大减薄率小于25%,平均硬度达到470 HV以上,平均抗拉强度达到1400 MPa以上,显微组织为均匀板条状马氏体。成形后的B柱各项性能均满足热冲压技术规范要求,表明了该B柱热冲压成形工艺的可靠性。