B1500HS高强钢板热成形极限研究及应用

建立了高强钢板B1500HS等温成形极限有限元模型。采用最大凸模力法结合应变路径转变法的综合集中缩颈失效判据,分别建立了成形温度为650、700、800、900℃时的成形极限曲线。在此基础上,利用ABAQUS有限元模拟软件对高强钢板B1500HS进行了等温Swift拉深试验(冲杯试验)破裂失效的预测,并在相应条件下对试验结果进行了验证。结果表明,高强钢板B1500HS成形极限随温度的增加而增大;并在650、700℃时钢具有最大等温极限拉深比,而在900℃时钢的等温极限拉深比最小。     

高强钢B1500HS热成形后的显微组织和力学性能研究

研究了热成形后海面建筑高强钢B1500HS在热成形后的组织和力学性能。结果表明,奥氏体化加热温度910℃,保温5 min,初始成形温度800℃以上,冷却速度50℃/s条件下,B1500HS钢组织为细小均匀的板条状马氏体,晶粒细化和位错密度大,抗拉强度达到了1 625 MPa,显微硬度在50 HRC以上,抗冲击性能显著提升,力学性能完全满足海面建筑平台需求。     

高强钢B340LA与B1500HS钢激光拼焊板热冲压淬火性能

用质子光谱仪、光学显微镜、维氏硬度计等手段研究低合金高强钢B340LA与超高强硼钢B1500HS激光拼焊板焊接后的热冲压淬火特性。结果表明,拼焊板母材B340LA钢随着冷却速度的增加其相变点发生偏移,维氏硬度略有增加。拼焊板母材B1500HS钢随着冷速的增加硬度迅速提高。光学显微镜观察,当冷速超过30 K/s时母材B1500HS钢基本转化为马氏体组织。通过维氏硬度计测量,发现焊缝至母材过渡区硬度值平滑过渡,保证母材及焊缝力学性能良好的连续性。由于热冲压淬火后母材及焊缝区域显微硬度平滑过渡,应力应变分别更趋均匀,可显著提高低合金高强钢与超高强硼钢激光拼焊板拉深成形性。     

BR1500HS硼钢板热压淬火工艺及其性能研究

超高强钢板热成形工艺能够实现"白车身"轻量化的同时提高其防撞安全性,能很好地解决目前汽车制造业"节能"和"安全"两大问题。本文以1.8 mm厚的BR1500HS热成形钢板为研究对象,研究了淬火工艺对其淬火组织、奥氏体晶粒尺寸和力学性能的影响。其最佳奥氏体化工艺为920℃保温5 min,淬火后的显微组织为均匀的板条马氏体,其抗拉强度高达1789 MPa,延伸率达到7.5%,强塑积为1.34×104MPa·%。根据优化的淬火工艺进行的热压淬火试验研究表明,淬火后板材的组织主要为板条马氏体,压淬件的抗拉强度高于1500 MPa,完全满足BR1500HS钢热成形件的使用要求,具有重要的工程意义。     

高空作业车臂用BR1500HS超高强钢的热处理工艺研究

采用JMatPro软件对BR1500HS超高强钢的热物理特性进行模拟,获得高空作业车臂用钢的CCT曲线。分别在不同加热温度、保温时间、淬火转移时间下进行热处理试验,对不同热处理参数下钢的抗拉强度和伸长率进行分析,通过金相组织变化对钢力学性能影响分析钢的微观机理。结果表明:BR1500HS超高强钢的抗拉强度随加热温度升高先升高后降低,在900℃时抗拉强度最高。随淬火转移时间的增加,钢的抗拉强度明显下降,伸长率升高;当淬火转移时间超过18 s后,钢的抗拉强度低于1000 MPa。     

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%。     

AZ31与ME20M镁合金板料热拉深性能实验研究

在不同成形温度、拉深速度、润滑条件下对1．2mm厚的AZ31镁合金板料与3mm厚的ME20M镁合金板料进行热拉深性能实验研究。实验表明：AZ31镁板的最佳成形温度为215℃，而ME20M镁板在250℃以上成形性能才随温度的升高明显改善，说明稀土元素对镁合金的室温拉深性能影响很小，但却显著提高镁合金的高温拉深性能，同时也说明镁合金板料具有较佳的轻薄结构成形性；两种镁合金板料热拉深成形性能都对拉深速度敏感．有润滑条件比无润滑条件成形性能要好。通过对成形件传力区部位金相实验分析得知，合理控制热拉深实验参数，能改善成形件微观组织，进而保证成形件质量。     

AZ31B镁合金方盒形件的差温拉深成形

以AZ31B镁合金方盒形件差温拉深成形过程为研究对象,进行了单向拉伸试验,确定了本构方程中的有关参数;依据差温拉深成形的特点,对影响AZ31B镁合金方盒形件拉深成形效果的重要指标进行了数值模拟,确定了最佳的凸模和凹模温度组合为50℃和250℃,并通过试验进行了验证;对较优温度组合条件下所得的试件进行了相关区域的金相组织分析,结果表明,塑性变形后的AZ31B镁合金方盒形件的组织性能明显优于原始板料,差温导致的孪晶可有效提高成形深度。     

基于响应面法的22MnB5高强钢热冲压成形性优化

通过建立高强钢热冲压成形有限元模型,模拟初始温度为700,750,800和850℃下的成形效果。通过分析研究高温下试件达到破裂时的成形极限及成形效果得出最佳成形温度,并通过试验数据验证模拟仿真的可靠性。以U形件为例,研究最佳成形温度下主要工艺参数对成形性能的影响,并优化工艺参数,得出最佳成形工艺参数组合。结果表明:板料的最大成形极限量随温度的升高而增大,在700℃时22MnB5高强钢板料成形效果最佳,试件在700℃下成形时的最大减薄量为36 mm,成形性好、成形不足面积少。通过响应面分析法得出成形的最佳参数组合,经验证,在优化后的参数组合下,充分成形区域面积增大了23%,起皱倾向区域减少了34%。     

超高强钢热拉深过程数值分析

在超高强钢热拉深过程中,凸缘部分温度下降过快会导致材料流动困难从而降低拉深极限。利用有限元软件Dynaform对22Mn B5钢圆筒形拉深件进行了分析,发现压边圈的形状对板料的成形性能有很大影响。使用带有一定倾斜角的压边圈可以有效地减小凸缘部分的降温速率,提高拉深极限。该结果对热冲压成形能提供理论参考。     

镁合金板材的固体颗粒介质拉深工艺参数

提出基于固体颗粒介质成形(SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺,并展开试验研究。通过对AZ31B镁合金薄板进行差温拉深成形试验,研究了成形温度、拉深速度、压边力、压边间隙、凹模圆角和润滑条件对拉深性能的影响,确定AZ31B镁合金板料最佳成形工艺参数。结果表明:该工艺可显著提高镁合金板材的成形性能,成形温度及拉深速度对板料拉深性能影响较大,板料最佳成形温度区间为290～310℃,颗粒介质与板料理想温差为110～150℃;压边力和压边间隙对拉深性能产生联合影响;此外,凹模圆角和润滑条件也对拉深性能有一定的影响。当上述工艺参数达到最佳值时成功拉深出极限拉深比(LDR)为2.41的工件。     

基于响应面的汽车超高强度钢淬火参数优化

为获得汽车超高强度钢BR1500HS淬火时最佳淬火工艺参数,采用中心复合实验进行实验设计,建立了奥氏体化温度、保温时间、冷却速率为设计变量以及淬火后的抗拉强度、伸长率和硬度为目标的二阶响应面回归模型。先通过方差分析与模型误差分析验证了模型的显著性与准确性,再通过CAGE优化工具箱对二阶响应模型进行优化求解,得到了一组最优的BR1500HS淬火工艺参数,即奥氏体化温度915.271 ℃、保温时间1.957 min、冷却速率35.057 ℃/s。最后经过实际试验,从获得的淬火后BR1500HSc超高强度钢的抗拉强度为1570.8 MPa、伸长率为10.89%、硬度为54.2 HRC以及微观组织主要为马氏体,从而进一步验证了优化模型结果的可靠性。     

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。     

超高强度钢热冲压过程的温度场及微观组织模拟分析

利用Gleeble1500对BR1500HS超高强度钢进行高温下的力学性能测试以及测定其高温流变行为。通过在500~900℃实验下该材料的真实应力-应变曲线和高温流变性能数据建立BR1500HS的热冲压有限元模型。结果表明,板料减薄率比预测值稍大,但仍然在允许范围。板料热冲压成形前后冷却速率大于临界冷却速率,因此能有效促进马氏体转变。     

淬火工艺对BR1500HS超高强度硼钢板组织与性能的影响

研究了淬火加热温度和保温时间对BR1500HS超高强度硼钢板的抗拉强度、硬度等力学性能和显微组织的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,抗拉强度和硬度逐渐增加,当保温时间大于8 min时,淬火温度越高,组织越粗大,试验钢的抗拉强度和硬度降低。试验钢合理的淬火工艺为：淬火温度900~950 ℃、保温时间4~8 min,在此工艺下淬火的BR1500HS超高强度硼钢板马氏体转变完全,具有较好的综合力学性能。     

汽车用高强钢的热成形-淬火碳分配工艺与组织性能

对热轧态Fe-Mn-Si-B系汽车用高强钢进行了热成形-淬火碳分配处理,研究了淬火温度和等温碳分配温度及时间对高强钢物相组成、组织与力学性能的影响。结果表明,热挤压成形后快淬至室温的试样中形成了马氏体组织,而淬火-碳分配工艺下都形成了细小的马氏体和残留奥氏体双相组织;不同热成形-淬火碳分配工艺下高强钢的强塑积都明显高于热成形后直接淬火至室温的试样,采用325℃×45 s淬火-碳分配后高强钢具有最高的强塑积(22 663 MPa·%),继续延长碳分配时间至60 s,高强钢的强塑积反而降低,这主要是由于韧性残留奥氏体发生部分分解而形成了下贝氏体组织。     

热冲压淬火关键工艺参数实验研究

以硼钢板B1500HS为研究对象,自主搭建了一套可调节接触压强、实时检测板料温度数据的淬火实验装置,在连续淬火背景下待板模温度场处于动态稳定后,对热冲压淬火阶段的保压压强和保压时间两个关键工艺参数进行实验研究。以淬火后试样力学性能和微观组织作为淬火质量评价指标,分析了保压压强和保压时间对淬火质量的影响规律,并确定两者的最优取值范围。研究结果表明:保压压强的增大能显著提高淬火后制件质量并提高淬火效率,且在特定保压压强下有最优保压时间,可在保证淬火质量前提下获得最优淬火效率。针对1.2 mm厚硼钢板B1500HS,当冷却介质为流量10 L·min~(-1)的室温水时,获得合格热冲压淬火质量所需的保压压强应不小于0.5 MPa,且为提高生产效率,最优保压压强应在15 MPa以上;当初始成形温度为850℃时,最佳保压时间为10 s。     

基于热拉深技术的车用轻量化高强7075铝板拉深性能研究

采用模内加热的方式,比较不同工艺条件下1 mm厚7075铝合金板料的拉深成形能力,研究高强7075铝板在热成形条件下的拉深性能。结果表明:随温度上升,高强7075铝板极限拉深的值持续增加,当温度达到450℃后,极限拉深比值开始逐渐降低,试样在300～400℃的拉深温度范围内可以获得最优的拉深极限;将热拉深速度设定在8.5 mm·s-1,成形过程可以达到1.96的最大极限拉深比值;最佳的成形温度在300～400℃之间。筒壁区域晶粒受拉应力作用被明显拉长;圆角区域只有部分晶粒出现被拉长的现象。     

基于数值模拟的U形件热冲压工艺参数研究

保压结束后的温度分布对高强钢热冲压零件的组织性能至关重要。以U形件为例,建立热冲压有限元模型,通过基于数值模拟的正交实验讨论了热冲压工艺参数板料成形初始温度、冲压速度、保压时间、摩擦系数对保压结束后U形件最大温差的影响。结论指出:保压时间对保压结束后U形件最大温差的影响显著,延长保压时间可显著降低保压结束后U形件的最大温差;板料成形初始温度显著水平次之;冲压速度与摩擦系数影响较小。同时确定了优化工艺参数组合。在此基础上进行了U形件热冲压试验,模拟结果与试验结果基本吻合,U形件温度变化趋势基本一致,验证了数值模拟的正确性与可靠性。     

Docol 1200M超高强钢板温成形性能研究

高强钢板的温成形可显著改善高强钢的成形性能。以Docol 1200M超高强度钢板为对象,研究了高强钢在不同温度下的温成形性能,并对其相应的断口面进行了分析。结果表明:Docol 1200M超高强度钢板的拉胀成形性能总体随温度的升高而升高,但在200和300℃时,材料受到第一类回火脆性和蓝脆的影响,其成形性能突然降低;且此种高强钢板最适合的温成形温度为400℃。