高强钢板在汽车上的应用及冲压成形性能研究现状

随着强度的提高,高强度钢板塑性变差、成形难度增加。对典型高强度钢板,如DP钢、TRIP钢和BH钢等在汽车上的应用情况进行介绍,并对高强度钢板冲压生产时成形性差、回弹严重,以及冲模受力恶劣等常见问题进行了分析,最后对高强度钢板冲压成形性能研究现状和回弹影响因素进行了总结。结果表明,高强度钢板成形性随材料、模具和工艺参数变化而波动,所以须综合研究三者的影响规律,从而提高高强度钢板的成形性能。     

DP600高强钢板冲压成形性能数字图像相关实验研究

联合数字图像相关方法和不同宽度试样的杯突实验研究了DP600高强度钢的成形性能。基于试样冲压成形过程中的全场应变分布、冲压至破裂所用时间和极限应变随试样宽度的变化、经过和远离裂纹的截线长度变化等数据结果,分析了DP600钢冲压变形过程中的应变分布、演化规律,及其与试样缩颈和破裂之间的关联。结果表明:加载应变路径影响DP600钢的成形性能;DP600钢在冲压至破坏过程中先后经历了均匀变形、分散性失稳和集中性失稳过程。本研究为DP600高强度钢的冲压加工设计和应用提供了理论依据。     

组织特征对980MPa级先进超高强钢成形性能和拉伸行为的影响

以CP980钢、DP980钢、QP980钢为研究对象，采用单轴拉伸试验并结合数字图像相关技术，研究了组织特征对980 MPa级先进超高强钢单轴拉伸行为以及全局、局部成形性的影响。结果表明：QP980钢由马氏体、铁素体、残余奥氏体组织组成，在均匀变形阶段奥氏体相变产生的相变诱导塑性效应使该钢具有最优的全局成形性，但是新生马氏体相与其他相的硬度差较大，导致其局部成形性最差并形成准解理断裂；DP980钢由铁素体和马氏体组织组成，其强化机制以马氏体硬相强化和铁素体位错强化为主，全局成形性居中，同时因铁素体和马氏体之间具有一定的协调变形能力，其局部成形性较好，断裂形式主要为韧性断裂；CP980钢为铁素体、贝氏体、马氏体的多相组织，各相硬度差小，协调变形能力较强，局部成形性最好，断裂形式为韧性断裂。     

QP980钢在车身轻量化开发中的应用

QP钢作为一种第三代先进高强钢种,具有高强度、高塑性的特点,在车身轻量化方面有着广泛的应用前景。通过单拉试验及光学显微镜观察,获取QP980钢的基本力学性能及金相组织结构,发现其在基本力学性能方面优于现有的高强钢。在某车型车身开发过程中,通过对载荷传递路径的分析,选取使用QP980材料的零件,通过零件的优化设计达到车身轻量化的目的。通过有限元分析获取QP980钢使用前后整车100%正面碰撞性能,在性能不下降的情况下验证了QP980材料的零件在车身上使用的可行性,并通过实车碰撞试验做了进一步的验证。     

热冲压成形钢的研究进展

对普通热冲压成形钢,高淬透性、高抗氧化性热冲压成形钢,高强韧性热冲压成形钢,超高强度热冲压成形钢,高抗氢脆敏感性热冲压成形钢,纳米粒子强化超高强度热冲压成形钢等热冲压成形钢近年来的发展概况进行了综述,分析了热冲压成形钢零件轻量化与功能性的关系,强度与氢脆之间的关系,以及组织细化对其强韧性的影响机理,并对热冲压成形钢今后的发展方向提出了建议。     

TRIP600钢板成形汽车前纵梁冲压工艺研究

TRIP高强度钢板具有高强度、高应变率变形时的高动态吸能特性,符合现代汽车用钢材料的发展趋势。基于有限元法对TRIP600的汽车前纵梁冲压成形过程进行数值模拟,通过调整坯料外形,改善了成形质量;采用多元非线性回归模型分别拟合成形工艺参数(压边力、摩擦因数和拉深筋阻力)与破裂目标函数及回弹目标函数间的非线性关系,并基于NSGA-II多目标遗传算法,进行了成形工艺参数的优化,进一步提高了成形质量。     

塑性加工技术新进展

综述了塑性加工技术的当前进展。分别介绍了薄坯铸轧、高强度钢板冷冲压、镁合金板材热态成形、内高压成形、单点数控增量成形、薄板热冲压-淬火、多点三明治成形及多尺度数值模拟等塑性加工新技术的特点及应用情况,如通过边凝固边轧制目前可得到约1~3mm厚的铸轧坯,可大幅度降低后续轧板的变形量与能耗,新研发的强度超过1000MPa的高强度钢的延伸率已可达60%。指出了塑性加工领域未来的发展趋势。     

TRIP高强度钢板成形极限的实验研究

简要回顾了相变诱发塑性(TRIP)高强度钢板的最新研究进展，总结了预测成形极限的三种模型，对TRIP钢的成形极限进行了预测和实验研究。预测结果与实验结果的比较表明，这三种模型都没有准确地预测TRIP钢的成形极限，其中NADDRG模型预测结果与实验值最接近，Swift—Hill模型预测结果偏小，而修正的Swift—Hill模型预测结果偏大。对两种高强度钢DP和ZStE180的成形极限进行了比较分析。     

汽车行李箱内板拉深过程的数值模拟

行李箱内板是汽车覆盖件中的重要零件,生产中为了减轻汽车重量,可采用高强度钢板来成形。在板料成形基本理论的基础上,以高强度钢TRIP600为材料模型,采用有限元软件DYNAFORM对汽车行李箱内板拉深过程进行了模拟,获得了成形后的零件壁厚变薄率分布图、成形极限图和对称面的回弹值。结果表明,汽车行李箱内板在拉深过程中不易破裂,但容易出现起皱和回弹缺陷,形状冻结性差。该结果对提高汽车行李箱内板拉深件的成形质量具有重要的指导意义。     

汽车用的双相薄钢板

汽车工业通过减轻汽车的重量来节约燃料以致使高强度薄钢板受人重视。但是,一般的高强度钢的冷成形性较差—这是由于钢的高屈服强度、低的加工硬化率和低的延伸率造成材料的回弹和延伸性能差。为了有可能解决成形性的问题而发展双相钢。它与一般的高强度钢相比较,具有较低的屈服强度、较高的加工硬化率和较高的延伸率。目前,可供使用的双相钢的抗拉强度范围为400～1000兆巴(60,000到145000磅/吋~2)。     

基于碰撞车门防撞梁轻量化设计

对车身高强度钢板热成形构件进行研究,进行热冲压成形的车身高强度钢板构件材料试验,分析了车身高强度钢板热成形构件的力学性能和金相组织。以某轿车为例,应用高强度钢板热成形构件对车门防撞梁进行改进,并根据C-NCAP进行了侧面碰撞的有限元模拟计算和对比分析。结果表明高强度钢板热成形构件显著减少了侧面碰撞的车体变形,在实现车身轻量化的同时,提高了汽车碰撞的安全性,验证了高强度钢板热成形构件在车身上应用的可行性。     

TRIP600高强度钢板成形U型件回弹控制研究

针对高强度钢板冲压成形过程中普遍存在的精度问题,以U型件为研究对象,在分析TRIP600高强度钢板材料性能的基础上,分别研究了U型件成形时压边力和拉深筋的工作圆角半径对回弹的影响。结果表明,TRIP600高强度钢板在成形U型件时,回弹随着压边力的增加而发生有限减小;拉深筋工作圆角半径越大,回弹值越大。     

汽车用高强度钢力学性能研究

本文对三种典型的汽车用高强度钢进行了金相观察、单向拉伸等试验,获得了相关的力学性能参数,结果表明:与其余两种钢相比,相变诱发塑性钢具有更好的力学性能和成形性能;而双相钢则表现为屈服点低和连续屈服的特点,初始加工硬化能力较高;高强度低合金钢的屈服强度最小,表明成形后的零件贴模性和定形性较好。对三种钢的强化机理进行了分析,金相试验表明三种钢宏观上力学性能和成形性能的差异与各自特有的显微组织结构相关,为研究高强钢的成形性能并指导实际生产提供了技术支持。     

Q&P工艺对1800MPa新型热成形钢微观组织和力学性能的影响

现阶段热冲压成形钢一直存在塑性差、冲击韧性低、弯曲吸能有限等潜在问题,需要采用一些新兴的技术来提高其塑韧性,使其更好地服役于车身轻量化。采用盐浴的方式对1800MPa新型热冲压成形钢进行一步QP热处理,研究淬火温度、配分时间和配分温度对热冲压成形钢微观组织和力学性能的影响,并通过XRD,EBSD研究残余奥氏体的含量与分布以及残余奥氏体的含碳量,得到最佳热处理工艺参数。研究结果表明:当配分温度一定时,随着配分时间的延长,试样的抗拉强度和屈服强度呈现下降趋势,而伸长率呈现增加的趋势。在230℃配分30s时,试验钢的综合力学性能达到最佳,其抗拉强度、伸长率和强塑积分别达到2 034 MPa、10.2%和20 747 MPa·%;相比直接淬火分别提高9.5%、73.5%和90.0%。在保持超高强度的同时,塑韧性得到显著提高,满足汽车用钢要求,能够更好地服役于汽车轻量化制造。     

基于不同失稳理论的DP780双相钢成形极限预测

采用板材综合成形试验机对DP780双相钢进行极限应变试验,分别基于C-H失稳理论和M-K凹槽失稳理论搭载Yld2000屈服准则和幂指数硬化模型对DP780双相钢成形极限曲线进行预测,并与试验结果进行对比。结果表明：基于M-K凹槽失稳理论和C-H失稳理论获得的成形极限曲线对成形极限的预测精度分别为97.97%和95.82%;初始厚度不均匀度越大,钢板表面越光滑,越有利于成形;当初始厚度不均匀度为0.992时,M-K凹槽失稳理论对DP780双相钢成形极限的预测精度最高,相对误差为0.66%,在实际冲压生产中,当初始厚度不均匀度取0.992时,该理论模型可作为获取DP780双相钢成形极限曲线的一种可靠方法。     

第三代汽车钢温热成形工艺研究及性能评价

中锰钢为最新的第三代汽车钢,其成形性和力学性能的改善是当前汽车轻量化领域的前沿课题。提出超细晶中锰钢的温热成形技术,通过科学优选奥氏体化温度、保温时间和成形温度作为工艺参数因子,采用正交试验和极差分析的方法,引入断裂韧度性能参数,综合评估抗拉强度、伸长率、撕裂强度及单位面积裂纹扩展能性能指标,得出温热成形中锰钢的最优工艺参数组合,即奥氏体化温度为810℃、保温时间为7 min、成形温度为550℃。并通过断口形貌和真实的汽车B柱冲压件,从微观结构和宏观性能角度验证了所得工艺参数的有效性。测试结果显示,当采用最优工艺参数组合时,具有均匀的断口形貌特征;微观结构具有细化的马氏体板条形貌,板条平均长度尺寸在2~3μm;宏观性能良好,抗拉强度均在1 400 MPa以上,具有较好的塑性和断裂韧度。研究结果表明,温热成形技术是有效的中锰钢冲压成形方法,为第三代汽车钢的温热成形实际应用起到积极的促进作用。     

超高强度钢板热冲压成形生产线在山东大王金泰集团建成

高强度钢板热冲压技术目前已成为兼顾轻量化与提高汽车碰撞安全性的最好途径，受到了全球汽车厂商与钢铁生产企业的青睐和极大关注。目前，国内热冲压生产线以耗资巨大的进口生产线为主，山东大王金泰集团攻克各种关键技术，成功建成了800t自动化超高强度钢板热冲压成形生产线。     

高强度钢板热冲压材料性能研究及在车身设计中的应用

对热成形零部件的材料性能进行拉伸测试及金相试验研究,板料经过热成形后零部件的屈服强度超过1 000 MPa,抗拉强度达到1 600 MPa.对热成形门内加强梁进行3点弯曲试验并同时进行耐冲击数值模拟,说明热成形零部件具有优异的承载能力及耐碰撞冲击性能,适用于车身耐冲击构件的选材.提出高强度钢板热成形零部件用于车身设计的"功能设计"方法.设计热冲压零部件用于车身设计的三种方案,并进行整车的侧面碰撞数值仿真结果比较,阐明高强度钢板热成形构件对于提高整车耐冲击性能的作用机理:热成形零部件用于车身设计时应进行整体骨架布局,形成驾驶员及乘客的超高强度保护仓:避免简单应用单个高强度热成形零部件,防止冲击时侵入车体.总结热成形零部件用于车身的"功能设计"方法.     

热冲压成形技术与数值模拟研究

随着我国经济的不断发展,对钢材的热冲压性能要求越来越高。现代冲压技术是将一种先进的高强度钢板加热到奥氏体温后进行钢板快速冲压,然后对钢板进行快速冷却得到超高强度的新型零件。首先对热冲压成形技术进行了简要概述,然后对热冲压成形技术的工艺原理进行了简要说明,其次简要叙述了影响热冲压成形的主要因素,最后针对某一成型零件进行了试验仿真并且对结果进行了分析,为实际的热冲压成形技术应用提供了参考。     

车身零件热冲压技术

汽车钢板冲压新技术汽车钢板热冲压是最近30多年发展、应用起来的一种新技术,它通过将一种抗拉强度在400～600MPa之间的普通高强钢加热到奥氏体温度范围并均匀化,然后快速冲压。冲压结束以后实行保压,在保压阶段通过模具实现淬火并达到所需冷却速度,最终得到组织为