板料加热温度对高强钢热冲压破裂行为的影响

本文以高强钢22Mn B5为研究对象,建立U形件热力耦合有限元模型,采用ABAQUS自带的破裂准则对不同板料加热温度下的U形件热冲压成形进行破裂预测,揭示了板料加热温度对U形件冲压破裂行为的影响。本研究为高强钢板复杂形状零件的热冲压精确成形研究奠定了基础。     

高强钢材料性能对汽车零件扭曲回弹的影响

高强度钢板材料冲压性能的波动对冲压成形后零件精度的影响较大,主要表现在成形性能不稳定和回弹波动较大。文章侧重材料性能波动对冲压件扭曲回弹的影响,结合某汽车车身高强钢零件的冲压结果,借助有限元仿真工具,比较实验与仿真结果,在结果基本一致的基础上,研究高强度钢板的屈服强度、应变硬化指数、摩擦系数及板料厚度波动对该零件扭曲回弹影响规律。应用科学实验设计方法,考察了主要因素的影响规律,得到高强钢材料性能参数影响板料扭曲回弹的相关结论,从降低回弹波动及扭曲对制造精度的影响出发,提出了材料性能参数优化选取原则。     

初始成形温度对超高强钢热冲压件力学性能的影响

研究了高温钢板转移时间与初始成形温度之间的关系,分析了初始成形温度对超高强钢板热冲压件力学性能的影响规律。结果表明,随着板料转移时间的增加,初始成形温度降低,两者之间为线性关系;在一定范围内随着初始成形温度升高,热冲压件的力学性能增加,当初始成形温度高于800℃时,热成形件的力学性能基本不变;形变促进奥氏体晶粒细化,获得相对细小的马氏体组织,热成形件力学性能优于非变形钢板。     

汽车底板纵梁用带Al-Si涂层硼钢板的热冲压

对带Al-Si涂层硼钢板进行汽车底板纵梁热冲压试验,利用光学显微镜,扫描电镜及能谱分析研究了热冲压前后该钢的组织和形貌。结果表明:热冲压后涂层由致密的化合物结构变成6层化合物结构,涂层中产生大量裂纹,变形处涂层脱落较多;涂层脱落越严重处,Si元素越少;涂层板在无润滑剂条件下热冲压时,零件表面划痕较多,涂层与模具产生粘着摩擦,导致零件断裂;玻璃润滑剂有利于改善摩擦条件,避免零件的成形开裂。     

超高强度钢的热冲压成形极限

超高强度钢板作为轻量化材料广泛应用于热冲压中,研究其高温下的力学性能显得尤为重要。首先对超高强钢B1500HS进行了胀形实验,研究了常温,700℃,800℃下的成形极限曲线(FLD);同时,运用有限元软件建立了FLD非线性和线性数值计算模型,对高温成形极限曲线进行了数值模拟预测。研究发现,常温下可以通过改变润滑条件拓展双拉区域数据点,而高温下双拉区域数据点较少,且缺少等拉数据点;数值模拟可以对热冲压FLD进行准确的预测,非线性计算模型比线性计算模型稳定,且更加接近实验曲线,数值模拟曲线范围更广,且仿真时通过改变摩擦系数可以获得高温下等拉数据点。     

基于Dynaform的L形件弯曲回弹有限元分析

以L形件为研究对象,根据板料成形特点及回弹规律,利用Dynaform软件对L形件冲压成形进行了回弹仿真试验。依据回弹仿真试验结果,用正交试验法对冲压参数凸凹模圆角半径、板材厚度、压边力和摩擦系数与L形件冲压回弹之间的关系进行了分析。结果显示,凸凹模圆角半径、板材厚度、摩擦系数对L形件的冲压回弹有显著影响。当弯曲工艺参数处于合理范围内时,L形冲压件回弹量随凸凹模圆角半径增大而增大;随板料厚度的增大而越小;随摩擦系数和压边力的增大,回弹角先增后减。     

5052铝镁合金板材胀形性能研究及数值模拟

在微机控制板料成形试验机上对5052铝镁合金板材胀形性能进行测试,获得了室温下厚度为1. 2 mm的板材在不同压边力、冲压速度及润滑条件下板材的杯突值。试验结果表明:当压边力在5～15 k N范围内时,杯突值随着压边力的增大而增大,当压边力大于15 k N时,杯突值随着压边力的增大而减小;杯突值随着冲压速度的增大而增大;有润滑条件下比无润滑条件下的杯突值要大,且薄膜润滑比机油润滑的杯突值大。此外,在试验基础上利用有限元分析软件Dynaform对不同摩擦系数的5052镁铝合金板的成形过程进行数值模拟,根据成形极限图获得了虚拟的杯突值,并预测了试样的开裂部位。模拟分析表明:数值模拟结果与试验结果有一定的差异,但不影响摩擦系数对板料杯突值的成形规律,且开裂部位与试验结果一致。     

基于Kriging模型的超高强度钢板热冲压工艺参数优化

为了改善超高强度钢板冲压件的加工质量,以某方形槽热冲压件为对象,以板料淬火温度、模具初始温度、冲压速度和模具间隙为设计变量,以冲压件成形温降、回弹量和成形减薄率3个质量指标为响应量,构建了热冲压加工质量指标的Kriging模型。在此基础上,以构建的Kriging模型为目标函数,建立超高强度钢板热冲压工艺参数多目标优化模型。应用第二代非支配遗传算法进行寻优计算,获得了优化的热冲压工艺参数:B1500HS超高强度钢板零件热冲压的最佳淬火温度为898.3℃,模具的初始温度为67.1℃,冲压速度为39.64 mm·s-1,模具间隙为2.2 mm。工艺参数优化后的验算结果表明,工艺参数优化后,成形温度更加均匀,回弹量减少25.6%,最大减薄率下降23%。     

第3代高强钢QP980冲压稳定性研究

以具有典型断面特征的汽车前纵梁延伸板为试验对象,研究了第3代高强钢QP980的料厚公差、生产要素波动、高速冲压对零件成形质量的影响。通过在冲压过程中改变板材厚度、压边力和润滑条件,验证了QP980钢适合制造外形相对复杂、强度要求相对高的汽车冲压件,具有较好的冲压稳定性。     

表面形貌和润滑条件对轿车用国产冷轧薄板的成形性影响

在大量实验的基础上就轿车用国产冷轧薄板的表面粗糙度、表面微观形貌及表面润滑条件等因素对钢板成形性的影响作了详细的探讨,并认为润滑有利于金属薄板在冲压成形过程中的流动,可使整个零件的应变分布趋于均匀,从而提高零件的冲压成形能力,降低冲压件的废品率。     

板料成形的高分子薄膜润滑浅析

本文归纳了高分子薄膜的润滑特点,分别从成形时高分子薄膜与高强钢的接触特点、高分子薄膜润滑剂的接触状态和润滑特征、薄膜在板料拉深成形中的形态变化3方面分析了聚四氟乙烯高分子薄膜的润滑机理,通过摩擦磨损实验研究了薄膜的承载能力。结果表明:润滑过程中,在高分子薄膜发生粘着磨损的区域出现撕裂,在无粘着磨损区域,薄膜随坯料的变形而变形,始终覆盖在其表面;高分子薄膜作拉深润滑剂时,会形成大量的磨屑,磨屑会粘附在坯料上随着工艺进行起润滑作用;随着薄膜厚度增加,摩擦系数增加,薄膜承载能力增加,但薄膜太厚或太薄,都会导致摩擦力增大,影响零件成形质量。     

铝合金板温成形过程拉深筋部位摩擦系数的测试

基于板料成形时法兰区周向收缩、厚向增厚的特点和温成形的环境,针对铝合金板温成形过程拉深筋部位摩擦系数的测量,研制了一套新型摩擦测试装置.探讨了压边力、成形温度、润滑状态三种工艺参数和铝合金板试样楔形角对拉深筋部位摩擦系数的影响.研究表明,成形温度和润滑剂对摩擦系数影响比压边力明显;当不采用润滑剂时,随着成形温度从室温上升到250℃,摩擦系数有明显的增加;在高温状态下,三种润滑剂的使用,都可以大大降低温成形时的摩擦系数,但这三种润滑剂之间的润滑效果差异并不明显;在不同楔形角的铝合金试样成形过程中,拉深筋部位的摩擦系数随着角度的增大而增大.     

高强钢热冲压成形破裂行为的变形速率效应

以汽车热冲压件的典型特征结构——U形梁为研究对象,将BR1500HS钢高温破裂准则嵌入热冲压成形有限元模型中,实现了对高强钢板高温破裂行为的有效预测。基于预测模型,揭示了变形速率对板料破裂起始时刻、位置及扩展方向的影响。结果表明:随变形速率的增大,起裂时刻缩短,起裂位置变化不明显;起裂位于U形梁一端的侧壁,裂纹沿U形梁纵向随形扩展,随后另一端侧壁处开始发生二次破裂,裂纹也沿U形梁纵向随形扩展,但未与初始裂纹产生交汇;变形速率较小时,二次破裂位于侧壁靠近凹模圆角处;变形速率较大时,二次破裂位于侧壁靠近凸模圆角处。     

超高强度钢板热冲压用多功能防护涂料的应用研究

针对目前国内超高强度钢板热冲压表面防护领域存在的技术瓶颈,研制了具有高温防氧化性、润滑性、脱模性和导热性等复合功效的多功能防护涂料.在高温下(950℃以上),防护涂料的综合防氧化效果大于91.5%,可稳定保护10 min以上,且其摩擦系数小于0.11.多功能防护涂料的使用,既避免了热冲压件开裂、起皱等缺陷,又保证了成形精度,具有很高的生产应用价值.     

热冲压成形超高强钢焊接技术的进展

超高强钢在减小车身质量的同时能保证汽车的安全性。热冲压成形超高强钢尺寸精度高、使用寿命长,已被广泛应用于汽车制造领域。目前热冲压成形钢常用的焊接技术为电阻点焊和激光焊接等。为避免热冲压成形过程中表面氧化和脱碳,通常在钢板表面预制Al-Si镀层。然而镀层的存在会导致焊接接头力学性能降低。概述了可热冲压成形的超高强度钢及其镀层技术、热冲压成形钢常用的焊接技术以及焊缝组织和焊接接头的性能,探讨了改善热冲压成形超高强度钢焊接接头性能的途径。     

镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑性能

利用数控实验机床和摩擦实验研究AZ31镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑机理。结果表明:镁合金薄板在加热条件下可以实现单点渐进成形;固体润滑膜可分为粘结型和吸附陶瓷型两种;固体石墨和MoS2润滑剂的初始摩擦因数均小于0.12,均可保证热渐进成形件获得良好的内外表面质量,没有任何划痕和裂纹等缺陷;吸附多孔陶瓷型固体润滑膜具有润滑和自润滑作用,固体润滑剂颗粒大小对初始摩擦因数有一定影响;固体BN粉末没有起到润滑作用,不能单独作为热渐进成形用固体润滑剂;当温度小于500℃时,固体石墨和MoS2粉末按一定比例配置的润滑复合喷剂的初始摩擦因数均小于为0.2,且表现出一定的协同作用。     

铝合金车门防撞梁热冲压成形缺陷(英文)

通过试验和数值仿真研究生产车门防撞梁中经常出现的减薄、破裂、起皱和回弹成形等缺陷。建立了适用于350~500°C的本构模型,并用于铝合金热冲压数值仿真。进行冲压试验和数值模拟以弄清成形缺陷的量化规律并分析工艺参数对成形缺陷的影响。研究结果表明:铝合金热冲压中破裂现象得到改善,回弹基本消除。增大压边力可减轻起皱的程度,但压边力超过15 kN将导致工件最大拉深处破裂。在压边力为3~5 kN,冲压速度为50~200 mm/s及有润滑的条件下,可以避免成形缺陷的产生。     

超高强钢板V形弯曲回弹影响因素有限元分析

回弹是超高强钢板冲压成形过程中影响冲压件尺寸精度和形状精度的重要因素之一.本文应用ABAQUS有限元模拟软件,以试验验证为基础,通过正交试验对超高强钢板980GI的V形弯曲成形与卸载回弹过程进行有限元数值模拟,研究试验过程中几何参数、工艺参数对回弹的影响.由模拟结果分析出各因素对回弹影响的主次顺序及变化趋势,并进行仿真预测,为实际应用提供参考.     

汽车车身TRIP钢板热冲压成形工艺

为研究热冲压工艺参数加热温度、保温时间及冷却水流速等对热冲压零件微观组织及力学能的影响,对TRIP钢在不同工艺参数条件下进行热冲压成形工艺试验,测量冲压件的力学性能并观察其显微组织。结果表明,TRIP钢板经过热冲压成形并淬火后,形成均匀细小的马氏体组织,抗拉强度大大提高。并确定了热冲压工艺参数的最佳选择范围为加热温度810~860℃、保温时间150~250 s、冷却水速度大于0.7 m/s。     

预成形件对超高强钢板热冲压减薄率的影响

为了降低超高强钢板在热冲压过程中的减薄率,以车轮侧盖为研究对象,设计了4种预成形件结构方案,通过有限元模拟分析预成形件形状、尺寸对减薄率的影响,基于模拟结果,进行了预成形件热冲压实验。结果表明:热冲压件的显微组织为板条马氏体,显微硬度达到460 HV以上;零件球窝处材料减薄率最大,预成形有利于降低材料减薄率;预成形件储料面积越大,热冲压件材料减薄率越小;预成形件为深度为22.8 mm的圆拱形储料结构且切角时,材料减薄率最小,为11.67%,壁厚均匀性较好。实际热冲压实验结果和数值模拟结果基本一致。