一体式激光拼焊热成形门环的开发及应用

采用1000、1500和2000 MPa这3种强度的热成形钢板，设计开发了由5种厚度板料和2个补丁板经激光拼焊后一体化热成形的门环，并统筹考虑碰撞变形和吸能。对传统冲压-焊接的门环和一体式激光拼焊热成形门环分别进行了25%偏置碰撞和移动变形壁障碰撞的数值仿真，结果显示：25%偏置碰撞时，传统门环侧面变形最大侵入量大于190 mm,而一体式门环为166.313 mm,减少了14.4%,且一体式门环零件的变形侵入量小于传统门环；移动变形壁障碰撞时，一体式门环的变形侵入量略小于传统门环。一体式门环激光拼焊热成形后各区域性能均达到了设计要求，其中B柱上板Patch板强度达到1878 MPa,门槛加强板的强度达到1041 MPa,且韧性好；激光拼焊的5条焊缝强度均大于较弱侧基材的强度。相比于传统门环，一体式门环整车减重10.146 kg,减重率为20.6%;材料利用率由66.7%提升至71.19%;单车成本增加80元/车，但轻量化成本仅增加7.88元，为业内水平的1/3～1/2。     

汽车侧围一体式内门环结构的应用

<正>汽车侧围一体式内门环是将汽车车身的侧围前部内板结构,包含A柱上内板、A柱下内板、B柱内板和门槛内板4个分件结构,设计成一体式的内门环。通过激光拼焊工艺,将相同厚度或不同厚度的热成形钢板拼成一个环,再通过热成形生产出零件。一体式内门环具有重量轻、强度高、材料利用率高等优势,并且可以依据车型碰撞性能和重量等目标的定义进行个性化开发,     

基于侧面碰撞特性的B柱总成轻量化设计分析

基于侧面碰撞吸能特点,对B柱总成进行轻量化设计。从材料、工艺、结构等方面入手,对原B柱外板和加强板进行轻量化设计,采用热成形材料替换、增加补丁板和激光拼焊等3种方案进行设计,采用侧面碰撞仿真分析对方案进行可行性验证,并将设计方案综合应用到实际车型中对方案进行检验。结果表明:3种方案均可实现轻量化设计;热成形材料替换方案的最大侵入量和侵入速度最优,材料的碰撞安全性最高;在满足碰撞安全性的前提下,激光拼焊方案和热成形材料替换方案的轻量化效果基本相当,所研究的案例轻量化效果达到减重16%左右;综合应用分析方案,在满足碰撞安全性法规的前提下,实现减重20%,同时仿真与试验误差控制在15%以内,表明研究结果可以应用于实际车型设计。     

补丁板B柱热成形仿真分析及试验研究

补丁板热成形技术可以在提升车身性能的同时,降低总成质量和制造成本,是实现车身轻量化的一项先进技术。以补丁板B柱为研究对象,建立了准确描述补丁板坯料的热成形有限元模型,采用热力耦合分析方法对热成形过程进行仿真分析,给出了补丁板热成形件的厚度和温度分布。以无镀层热冲压Boron钢板为试验材料,进行了补丁板B柱热成形工艺试验,并检测试验件上不同位置的温度、典型截面厚度和力学性能。对比试验结果与仿真结果,验证了补丁板热成形有限元模型的准确性,并给出了补丁板焊点布置原则和补丁区域模具冷却水道优化设计依据。     

宝钢先进成形制造成本模型和技术路线

基于工艺过程的制造成本评估方法,建立热冲压成形、液压成形、激光焊管、辊压成形、高强钢冷冲压、激光拼焊和变厚板等多种先进成形工艺的制造成本模型系统。基于该制造成本模型系统,评估了汽车B柱和副车架U型梁等零件多种成形解决方案的制造成本,并对多种成形解决方案使用性能和轻量化效果进行综合对比与分析。进行先进成形技术路线探讨,针对用户不同需求推荐合适的技术路线,支持宝钢汽车板EVI(Early Vendor Involvement)整体解决方案的提供。     

汽车B柱热成形试验与热力耦合仿真

热成形技术作为改善高强度钢板成形性及提高机械性能的先进制造技术,可在保证汽车被动安全性的前提下实现车身轻量化,具有重要的工业应用价值。本文基于典型汽车B柱热成形产品建立热力耦合有限元模型,对B柱热成形及淬火过程进行了数值模拟分析并与试验结果进行对比,从成形零件厚度分布、温度场及微观组织性能方面对其进行研究。结果表明:B柱产品中部拐角处厚度增加较大,尾部两侧成形壁厚减薄趋势较大,但都满足成形性要求;B柱降温速率大于27℃/s,可保证马氏体转变;成形后B柱的硬度可达450HV以上,抗拉强度可达1600MPa,微观组织为均匀的马氏体。成形后B柱各项性能均满足热成形技术规范要求。     

真空热压一体式激光拼焊门环轻量化设计

热冲压门环是指将A柱、B柱、门槛梁和车顶边梁设计成一个封闭的整体式零件,进而进行热冲压成形。从2009年起,主要受全球排放法规的影响,热冲压钢激光拼焊板在现代汽车上的使用开始迅速增长。2013年,首个完全由热冲压钢制成的一体式热冲压门环使用部分消融技术制成。     

汽车B柱高强度钢热冲压工艺

采用数值模拟与试验相结合的方法,研究了汽车B柱22Mn B5高强度钢热冲压成形工艺。根据对B柱零件结构的分析,设计模具型面,并合理添加压料板。建立B柱热冲压有限元模型,设置板料加热温度、模具温度、压料板的压力、冲压速度、淬火保压压力等工艺参数,确定工艺参数方案。对B柱热冲压进行全过程数值模拟,得到了热冲压件的厚度、微观组织、硬度等性能分布情况,并与试验结果进行对比。热冲压件性能检测结果表明:零件的厚度分布较均匀,最大减薄率小于25%,平均硬度达到470 HV以上,平均抗拉强度达到1400 MPa以上,显微组织为均匀板条状马氏体。成形后的B柱各项性能均满足热冲压技术规范要求,表明了该B柱热冲压成形工艺的可靠性。     

不等温热成形B柱对汽车侧碰性能的影响研究

热成形B柱已经成为各大汽车制造商应对越发严峻侧碰法规的有效手段,随着热成形技术的发展,不等温热成形工艺已经成为了研究的热点。在侧碰过程中不等温热成形工艺生产的B柱与传统热成形工艺生产的B柱对车身结构的影响略有不同。利用鞍钢生产的22MnB5材料,对三种不等温热成形工艺处理的材料进行了性能测试,并将测试结果导入整车模型进行运算,最后对B柱上段加速度、B柱的侵入量和B柱的吸能情况进行了评估。     

超高强钢补丁板热成形模具关键控制点研究

高强钢补丁板热成形技术是将两种不同形状尺寸的板料焊接,进行整体冲压和淬火完成制件成形的新技术.补丁板热成形技术在提升整车性能的同时,能够显著降低成本,是实现汽车轻量化一项先进技术.通过对补丁板热成形模工艺设计、结构设计、水道设计、数控加工、装配调试、模具整改各阶段关键控制点进行研究,给出了模具制造各阶段的关键控制点.