基于仿真和试验的U形件热冲压模具冷却系统的验证

以22MnB5热成形钢为材料,基于类B柱零件U形件,研究热冲压模具冷却系统设计制造、工艺试验以及性能验证。基于传统经验公式,计算得到冷却水道尺寸以及相对位置等重要设计参数,并制造出热冲压模具;建立共轭传热仿真模型,实现U形件在设计模具内保压淬火过程的数值模拟,保压10 s后模具表面和成形件表面最高温度出现在侧壁,最高温度为388 K。利用开发的热冲压模具,开展U形件冷冲压后保压淬火试验,用热电偶记录的模具表面3个测量点温度分布情况与模拟结果吻合良好,用红外测温仪记录的不同保压时间下成形件表面温度变化情况与模拟结果吻合良好,验证了仿真模型的准确性。通过在成形件上截取拉伸试样进行力学性能测试验证冷却系统工作性能,基于传统经验设计方案的试样的抗拉强度达到1 504 MPa;微观分析结果显示在模具内保压淬火后成形件的金相组织为大量马氏体和极少量贝氏体的混合组织,说明冷却系统性能良好。     

不同应变速率下D1车轮钢的拉伸性能与断口形貌

在不同应变速率下对D1车轮钢进行准静态和动态单轴拉伸试验,研究了应变速率对其拉伸性能的影响,并对断口形貌进行了分析。结果表明:D1车轮钢呈现出一定的应变速率敏感特性,其屈服强度和塑性流动应力均随着应变速率的增大而增大;取样方向对车轮钢的力学性能几乎没有影响;其拉伸断口具备明显的纤维区和剪切唇特征,但放射区特征不明显;准静态拉伸试样为韧性断裂机制,而动态拉伸试样则呈现出准韧性断裂机制。     

应变速率对零件加工过程材料性能影响分析

汽车零件加工过程并非绝对的静态过程，而是在较低变形速率的加工过程，应变速率对整个过程中性能变化具有重要影响。针对汽车零件常用的低合金高强钢HC340LA材料成形过程中应变速率对性能影响进行分析，同时模拟零件成形时不同的冲压速率，选取HC340LA进行8个准静态低应变速率拉伸性能测试，获取不同应变速率下材料的力学性能变化和加工硬化变化，同时基于Johnson-Cook模型获取材料的应变速率敏感性因数；将应变速率的影响嵌入到有限元仿真分析模型中，获取材料的成形极限FLD图，并与试验结果和经验公式结果进行对比。结果可知：应变速率对材料的强度和塑形都有影响，随着应变速率增大先降低后增大；应变速率对屈强比和平均n值影响很小几乎可以忽略；材料应变速率敏感性参数C值为0.017，应变速率敏感性较大；在准静态的应变速率范围内，应变速率对HC340LA的加工硬化影响能力较弱；嵌入应变率影响因素后，有限元结果与试验结果一致性较好，应变特征点误差小于3%；经验公式与试验结果在胀形变形区差别较大，应变特征点误差较大。为指导实际设计生产提供参考依据。     

车用热成形先进高强度钢板样件的热胀形特征及成形性分析

通过高温热胀形特征分析,研究热冲压22MnB5合金在不同温度下的成形性,并利用Dynaform软件仿真验证。比较成形温度在800 ℃和700 ℃时样件的热胀形特征,结果表明,在800 ℃时成形,样件由于平面应变方向主应变过大,拉压应变区次应力为负值,造成拉伸破裂;在700 ℃下冲压成形的试件,各部分应变都处于安全区域,双向拉伸区域和拉伸-压缩复合区域的变形均匀,较前者成形性良好。另外,提出关于热成形先进高强度钢(Advanced high strength steel, AHSS)样件,其最佳成形温度不是现有文献报道的800～850 ℃的范围内,该结论为深入探索最佳成形温度、提高成形性提供了方向;建立成形前的快冷法(冷速不低于27 ℃/s),降温到目标温度700 ℃左右冲压成形。试验证明：通过该方法,样件的成形性明显改善,微观结构更为致密。     

差厚高强度钢拼焊板成形性能研究

拼焊板是一种先进的制造工艺技术,就不等厚高强钢拼焊板的成形性能进行了研究.针对焊缝处于拉伸试件的不同方向进行了拉伸试验,并与母材的拉伸变形性能进行了比较,给出了不等厚高强钢拼焊板塑性拉伸变形性能的力学参数.进一步分析了不同焊缝方向对拼焊板塑性拉伸变形性能的影响.同时通过杯突试验对不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了测试,并与母材的胀形性能进行比较,试验表明,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,最后讨论了焊缝在杯突试验中移动的规律及原因.     

中厚高强度钢板热冲压冷却速率的研究

对中厚高强度钢板U形件进行创新型研究,通过对两种不同冷却系统的热冲压模具所得到的U形件进行冷却速率研究,发现带水浴池冷却系统模具得到的U形件平均冷却速率显著大于带冷却管道冷却系统模具得到的U形件的平均冷却速率、且U形件温差较小,很好地解决了中厚板料在热成形过程中因板料厚度大而平均冷却速率减小、板料淬火不均匀温差大影响热冲压件力学性能等问题,同时大大缩短了淬火时间,提高生产效率。     

汽车用电镀锌IF钢板的应变速率及温度敏感性

对汽车用电镀锌IF钢板进行不同拉伸温度和应变速率下的单向拉伸试验,研究了应力-应变曲线随拉伸温度、应变速率的变化规律,分析了拉伸温度和应变速率对该钢力学性能的影响和应变速率敏感指数随拉伸温度的变化规律。结果表明:IF钢单向拉伸应力随拉伸温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大;屈强比随拉伸温度升高而呈向上开口的抛物线,临界温度约为120℃;不同应变速率下的硬化指数随拉伸温度的变化规律不尽相同;断裂伸长率随拉伸温度和应变速率的变化不大;力学性能的临界温度在100～120℃,但应变速率敏感指数在60℃时最大;此外其温度敏感性系数随应变速率的增加而增大。     

一种预测板材成形回弹的新的自适应无网格法

先进高强钢成形后回弹严重影响成形件形状精度,为准确预测并控制回弹,提出一种新的多尺度无网格自适应分析方法,优化工艺参数,降低回弹提高成形精度。利用无网格形函数多尺度特性将应力、应变分解为高、低尺度分量,采用应力、应变高尺度分量表征应力、应变梯度;采取自适应分析技术在高梯度区加密无网格节点;在准确构建先进高强钢本构关系的基础上建立先进高强钢板材成形自适应无网格数值模型。针对先进高强钢U形弯曲进行无网格数值模拟,数值结果表明,所构建的无网格数值模型可准确预测先进高强钢成形后的回弹,有效提高先进高强钢成形质量。     

两种典型车用高强钢板高速率成形试验研究

通过准静态下的拉伸试验获得深冲无间隙钢B170P1和烘烤硬化钢B180H1的冲压性能参数,对不同宽度的钢板进行静态拉伸试验和杯突试验,获得两种钢板在准静态下的成形极限图;采用间接加工方式,对两种钢板进行了电磁胀形试验,分析了驱动片厚度、放电电压和放电电容对成形的影响规律;比较了准静态和电磁间接成形两种条件下烘烤硬化钢B180H1和深冲无间隙钢B170P1的成形极限图;分析了高速率成形对B170P1钢和B180H1钢成形性能的影响。     

U75VG钢轨钢与温度相关的循环塑性变形行为

采用单轴拉伸试验和循环塑性变形试验研究了U75VG钢轨钢在不同温度(25,300,600℃)时的单轴拉伸性能以及循环塑性变形行为。结果表明:在应变控制循环载荷下,25℃时U75VG钢轨钢表现出循环软化特性,300℃时在动态应变时效作用下表现出循环硬化特性,600℃时动态应变时效作用消失,表现出更明显的循环软化特性;在应力控制循环载荷下,U75VG钢轨钢在不同温度下均表现出明显的棘轮行为特征,棘轮应变速率随平均应力或应力幅的增加而增大,在300℃时棘轮应变演变呈现出准安定状态,在600℃时随着平均应力或应力幅的增加棘轮应变加速增大。