超高强度钢板热冲压成形研究与进展

超高强度钢板的热冲压成形技术是减轻车身质量、提高汽车抗冲击和防撞性能的重要途径之一.在分析热冲压技术对钢板及模具材料、设计要求的基础上,总结了国内外对于热冲压超高强度钢板开发及研究概况,分析了超高强度钢板热冲压成形技术的研究现状及主要研究方向,讨论了超高强度钢板热冲压成形领域要解决的关键问题,对于超高强度钢板热冲压成形技术在汽车工业中的应用有一定的指导意义.     

高强度钢板热冲压成形工艺的改进

热成形技术因结合热锻和冲压的技术优势,已经在汽车零部件制造工艺中获得了广泛的关注和应用。在热成形生产中,产品在高温下成形伴随非等温淬火过程容易出现起皱、破裂等成形质量缺陷。本文围绕高强度热成形钢板22MnB5材料相变过程、机械性能进行了相关研究,基于深冲盒试验进行热成形工艺改进优化,在热成形生产工艺过程中增加相应的转运冷却环节,使完全奥氏体化后的板料在冲压淬火前降低至优化冲压温度。实验表明:改进后的热成形工艺对冲压产品的成形性有明显改善,可有效降低和消除起皱、破裂等缺陷,材料微观马氏体转化更加细致充分,可获得抗拉强度达到1500MPa以上,硬度达到450HV以上的热成形产品,满足连续热冲压成形自动化生产过程工艺改进要求。     

6022铝板热冲压淬火一体化工艺固溶条件对强化的影响

利用中心点响应面法进行铝板热冲压淬火一体化实验设计,通过常温单向拉伸实验、热像仪测温及扫描电镜金相观察,研究了固溶处理工艺参数及淬火冷却速率对成形件强度的影响。实验结果表明:固溶处理工艺参数即固溶温度、固溶时间的最优参数范围分别为520~545℃,35~45 min。在此条件下,经时效温度180℃,时效时间60 min的人工时效处理后成形件的抗拉强度最高可达到370 MPa。选取最优工艺参数范围中的固溶温度520℃,固溶时间35 min的工艺过程,进行淬火温度测量及成形件金相观察,发现通过室温条件下的模具淬火可以实现成形件的快速冷却,并且成形件经人工时效后可得到细小且弥散分布的强化相。     

高强度钢板热冲压成形模具设计规范

热冲压成形技术是一项专门用于成形高强度钢板的新技术.阐述了热冲压模具与冷冲压模具在模具基本结构、模具圆角、间隙、压边圈及拉伸筋等的设计方法及技术要点上的差别.总结了高强度钢板热成形模具冷却系统和模具分块的设计方法,给出了模具材料选取参考.为建立热冲压模具的标准化和模块化设计规范奠定基础,促进国产热冲压装备生产线的构建和产业化实现.     

热冲压模具冷却系统的设计及模拟分析

以某汽车B柱热冲压模具的冷却系统设计为例,先对管路布置、管径选择、管道位置参数和数目进行了初步设计;然后基于ABAQUS软件对模具进行了热模拟。模拟结果分析得出:板料冷却速度达到128℃/s,在400℃左右发生了马氏体相变;同时板料冷却十分均匀,平均温差几乎都在10℃以内。证明冷却管道的设计符合设计要求,为热冲压模具的设计提供依据。     

高强度钢板热冲压水冷模具设计

高强度钢板热冲压成形技术是一项可以同时实现汽车车身轻量化和提高碰撞安全性的最新技术,适用于大规模连续节拍生产的工业热冲压模具的设计直接决定了生产线的稳定性及最终产品质量。本文围绕工业化模具的设计方法,结合国内外热冲压模具设计的研究现状,围绕提高最终热冲压产品质量的角度,提出了适合水冷模具的设计方法及技术要点,以促进国产热冲压装备生产线的构建和产业化实现。     

高强度钢板热冲压技术及数值模拟

在介绍了高强度钢板热冲压技术的基础上,建立了B柱的热冲压模型,采用热力耦合数值分析方法得到了热冲压过程中板料的温度与厚度分布.结果表明:截面厚度分布基本在实验结果的±5%范围内.在尾部圆角处厚度减薄量较大;成形结束后,板料压边区域温度较低,而尾部圆角及梁表面温度较高,板料整体温差在400℃左右.因此使板料在成形过程中保持均匀的温度分布是模具冷却系统设计的关键.     

热冲压收口

我公司生产的图 1所示形状的工件 ,其工艺操作是 :下部83× 4 (mm)管子缩口以后再与上部管子焊接成形。收口按常规可在普通车床上设计一套工夹具 ,工件采用旋压方法来进行操作 ,但比较麻烦且工效较低 ,无法满足生产需要。后来我们决定用冲压 图 1　零件形状及尺寸代替旋压收口。1　热冲压的确定冷冲压的确定次数 n=(lgd- lg D) / lgm。将收口前直径 D(83mm)、收口后直径 d(38mm)及钢材平均缩口次数 m(查表取为 0 .6 5 )代入 ,算得 n=1.8。可见 ,要达到满意的效果 ,须经过两次冲压收口 ,否则工件收口时受切向压应力的作用将失稳而起皱。为…     

高强钢板热冲压工艺中的相变模拟

热冲压技术可以有效缓解高强钢板成形件起皱、开裂等缺陷,在汽车行业中得到广泛应用。文章以固态相变原理为依据,将流体动力学引入到热冲压工艺中,建立了热-流-力-相多场耦合平台,分析工艺参数对成形件组织分布的影响。结果表明,空冷后成形件马氏体含量随保压时间、水流速的增加而升高,获得马氏体含量充分的成形件的临界保压时间为13s。成形件组织分布不均,底部马氏体含量最少,法兰马氏体含量最多,试验结果与模拟结果吻合较好。     

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.     

板料增量成形的研究进展

板料增量成形是采用简单模具对板料进行逐次塑性加工的一种工艺,不需要专用的模具就可以成形较为复杂的零件,同时还具有成形力小、柔性高的特点,特别适合多品种小批量零件的生产方式,因此得到国内外学者的重视。本文重点从板料的增量压弯成形、增量拉深胀形、增量微成形3个方面对板料增量成形的发展进行综述,还对板料增量成形工艺的发展前景进行了展望,指出进行理论创新、开发新的模拟软件、探索新的成形方案、开发增量成形新设备是发展趋势。     

网孔板渐进成形性能

采用单点连续渐进成形和点压渐进成形分别对网孔板进行定角度锥杯实验,实验结果显示单点连续渐进成形极限角为48°,大于点压渐进成形极限角为45°。采用这两种渐进成形方式,网孔板变形区域的圆孔均变成椭圆孔。通过测量这两种渐进成形42°定角度锥杯椭圆孔长轴尺寸,表明单点连续渐进成形网孔变形相对较小。采用动态有限元软件,模拟这两种渐进方式成形42°定角度锥杯过程,研究对比其应变、厚度及成形力的变化。模拟结果表明,点压渐进成形网孔板应变、厚度变化波动范围较小,成形力较单点连续渐进成形减小了44%,这两种渐进成形网孔板锥杯的椭圆孔短轴侧厚度较长轴侧厚度减小很多。     

Drawbeads in sheet metal forming

Drawbeads are used to control the flow of sheet metal into the die cavity during stretch-draw forming of large panels. They prevent wrinkling in formed panels, reduce the blankholder force, and minimize the blank size needed to make a part. Drawbead restraining forces (pulling forces) and failure locations in the formed sheets are usually evaluated by using drawbead simulation tooling. In this article, a drawbead simulation apparatus is used to assess the influence of variation in material, bead penetration, and fric-tion conditions on the drawbead restraining force. Results from the test can be used as input for sheet metal forming simulation programs.     

Two-step method of forming complex shapes from sheet metal

A two-step method of forming a part and a method of designing a preform shape are being discussed. The part may be formed from lightweight material to an extent that would normally exceed the forming limits of the material if the part were attempted to be formed in one-step conventional stamping die. Critical areas including deep pockets and sharp radius areas of the final part are formed from a preform or intermediate shape part. The first forming step can be conducted by variety of sheet metal forming methods; the preformed blank is further formed in a fluid pressure forming process to a final part shape wherein broad radius areas and pockets of accumulated metal of the preform are formed into deep pockets and sharp corners of the final shape. Electrohydraulic forming technology is employed for the second forming step.     

金属板材单点渐进成形过程的数值模拟

利用有限元软件LS_DYNA模拟金属板材单点渐进成形过程。并利用LS_DYNA的显式求解器分析当压头压下时,不同压头半径条件下,压头与板材接触区域的应力分布。根据对模拟数据的分析比较,讨论不同压头半径对板材成形时的影响。     

板料激光成形技术

介绍了一种利用激光作为热源使金属板料在无模具下发生热塑性变形的新的成形方法。综述了在激光加工条件下板料的成形机理,有关研究结果,可能的应用及国内外发展现状。     

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。     

板料直壁零件数控渐进成形

板料直壁零件成形是渐进成形的难点之一。为了成形直壁零件,一般采用多次成形的方法。文章对直壁零件多次成形法从理论上进行了分析,并且通过实验,验证了这种方法的正确性。     

金属薄板微成形技术的研究进展

文章阐述了金属薄板微成形的基本概念和金属微成形中的尺寸效应,综述了微拉深、增量成形、微弯曲和冲裁等薄板微成形技术的研究现状,并简单介绍了作者的研究成果,展望了薄板微成形技术的发展方向和趋势。     

Prevention of shock lines in multi-stage sheet metal forming

The occurrence of the shock lines in multi-stage sheet metal forming was investigated to obtain basic knowledge for the prevention of the shock lines. The deformation behaviour for the occurrence of the shock line was observed in detail in both experiment and numerical simulation. For the occurrence of the shock lines, multi-stage forming processes were simplified as a model forming test consisting of deep drawing and unbending. The effects of forming conditions on the occurrence of the shock lines were examined and the prevention of the occurrence was discussed. It was found that the decrease of thickness in the corner formed in previous stages appears as the shock line in the unbending. As an application to actual forming processes, the shock line in a multi-stage forming process of an automobile wheel disk was successfully prevented by increasing the radius of the punch corner in the first stage.