超高强QP980钢冲压成形性能

目的研究宝钢新一代先进高强钢QP980与第一代先进高强钢DP980的冲压成形性能。方法采用单向拉伸、光学应变分析和帽型拉弯成形等试验方法,分析两种超高强钢在加工硬化、成形极限、拉弯成形侧壁减薄和回弹等性能特性。结果 QP980的伸长率达到21.6%,与DP980钢相比有更高的强塑积,在变形过程中能够维持较高的瞬时n值,进而提高了材料的成形极限。帽型拉弯试验中,在不同的流入距离条件下,QP980钢的侧壁减薄率均低于DP980钢。在不同压边力条件下,QP980(厚度1.0 mm)材料的回弹量大于DP980(厚度1.2 mm)材料。结论 QP980在梁型件成形过程中具有优良的抗减薄特性,采用QP980钢进行冲压成形时应考虑比同级别DP980钢更大的回弹补偿量,或者采用更大变形量的工艺设计。     

超高强钢 QP980 液压成形 B 柱仿真及试验研究

目的研究超高强钢QP980液压成形汽车B柱的可成形性。方法基于Autoform有限元模拟软件,仿真对比了宝钢第三代超高强钢QP980及当前广泛应用的DP980超高强钢液压成形B柱的可成形性,通过试验试制了QP980液压成形B柱,并与仿真结果进行对比。结果在相同工艺条件下,QP980具有较高安全裕度,DP980具有开裂风险,采用2种材料模拟壁厚减薄率及回弹趋势一致,DP980壁厚减薄率大于QP980,QP980回弹大于DP980;QP980液压成形B柱模拟及试验对比显示,壁厚减薄率和回弹变化趋势一致,试验壁厚减薄率大于模拟,样件实际回弹小于模拟,QP980液压成形B柱实测最大壁厚减薄率7.6%,一端施加约束,另一端回弹约6 mm。结论超高强钢QP980液压成形B柱成形性良好,满足零件性能要求。     

基于BP神经网络遗传算法的高强钢成形研究

对新材料DP-780高强钢依据国家标准GB/T228.1-2010进行室温拉伸试验,获得材料的力学性能参数;依据冲压成形极限图,进一步提出冲压成形质量评价指标;针对车身侧围板整个冲压制造工艺过程,对不同的工艺参数设计正交试验,并得到试验数据库;根据BP神经网络遗传算法得到最优参数组合,最后经试验验证,满足成形工艺要求并且与数据库结果相匹配。     

QP和DP钢面内成形性能与边部成形性能对比研究

目的 以宝钢生产的QP980、QP1180、DP980、DP1180 4种典型超高强钢材料为研究对象,进行QP、DP钢种材料面内与边部成形特性对比分析。方法 采用单向拉伸设备以及成形试验机,并结合DIC分析技术,对4种材料的力学性能、面内成形性及边部成形性进行试验研究。结果 与DP钢相比,同等强度级别QP钢的均匀延伸率及加工硬化系数均明显更高。在面内成形应变状态下,同等强度级别QP钢极限成形深度均明显大于DP钢的,但主、次应变大小差异不大。在边部成形应变状态下,同等强度级别QP、DP钢极限成形深度以及主、次应变大小均差异不大。QP、DP钢面内成形最大主应变均明显大于边部成形最大主应变。结论 与同强度级别DP钢相比,QP钢具有更高的均匀延伸率及加工硬化系数。QP钢材料的加工硬化系数高,材料内部协同变形能力强,面内成形性能明显优于DP钢材料的,但两者的边部成形性能差异不大;QP、DP钢材料能承受更大的面内主应变,受边部加工硬化及毛刺的影响,冲裁后,边部应变明显降低,在QP、DP超高强钢零件设计制造过程中,应尽可能避免边部发生较大的变形。     

高强钢成形技术及其在汽车轻量化中的应用

<正>汽车轻量化是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地减轻汽车的整车质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。汽车的快速发展方便了人们的生活,但同时带来了金属、石油等资源、能源的过量消耗,大气严重污染,通过汽车轻量化实现降低排放和油耗成为汽车工业最具挑战的目标。有研究表明,当钢板厚度分别减小0.05mm、0.1mm和0.15mm时,车身减重分别为6%、12%和18%,可见增     

1 800 MPa超高强钢变径管热气胀成形特性研究

目的 对B1800HS热成形钢进行管件热气胀成形研究,探究变径管特征件热气胀成形的可行性和规律,为进一步研究热气胀成形超高强钢管件及工程应用推广提供参考和支撑。方法 采用ABAQUS有限元仿真分析和试验对比,研究了1 800 MPa超高强钢变径管热气胀成形特性,通过有限元分析研究了成形温度(700、800、900 ℃)、气压加载速率(1、3、5 MPa/s)及胀形压力(12、15、18 MPa)对变径管成形规律的影响,通过变径管热气胀成形试验,研究了敏感参数对变径管样件尺寸精度、强度分布及厚度变化的影响。结果 提高成形温度、气压加载速率和胀形压力可明显提高变径管的成形质量和贴模精度,当成形温度为900 ℃时,变径管抗拉强度可达到1 800 MPa级别,且增压速率和胀形压力影响较小;变径管沿环向厚度分布均匀,零件无明显增厚和过度减薄缺陷。结论 通过热气胀工艺成形1 800 MPa级别变径管是可行的,通过优化工艺参数,可有效提高零件的成形精度和强度,为典型超高强钢管件热气胀成形的开发提供了依据和参考。     

高强钢22MnB5扭力梁热成形热力耦合数值模拟

为了探究高强钢管22MnB5热气胀成形V型截面扭力梁的工艺,采用热力耦合数值模拟的方法研究了高温成形时扭力梁温度场、应力场、应变场、壁厚分布规律以及成形精度.研究发现:成形结束时,由于温度场分布的差异,各个区域材料流变性能不同,因此,最大主应力位于温度场较低区域,最大主应变位于温度场较高且膨胀量较大区域;随着试件初始温度的提高,成形后试件最低温度和最大减薄率均增大,成形精度提高;随着摩擦系数的增大,成形后试件最大减薄率增大.研究表明:当初始试件温度为850℃、摩擦系数为0.1、整形气压20 MPa时,成形后得到成形精度较高,最大减薄率为14%的试件,且成形后最低温度为499℃,高于马氏体开始转变温度.     

高精度高强不锈钢隔片零件拉深成形研究

通过对15-5PH高强不锈钢高精度隔片零件结构及尺寸公差的工艺分析,明确了零件成形难点.利用有限元拉深成形的结果,确定了刚模拉深成形的方法.基于有限元回弹模拟的结果及试验,对拉深成形模具的理论型面进行了修正,解决了零件的高度及弧面轮廓尺寸精度问题,确定了拉深成形的合理压边力大小.     

汽车用先进高强钢的应用现状和发展方向

阐述了先进高强钢板汽车零部件在减重、安全方面的优势,介绍了先进高强钢在汽车工业的应用现状,简单阐述了先进高强钢的成形工艺——热冲压成形工艺研究,指出了先进高强钢热冲压成形过程中遇到的主要问题,探讨了先进高强钢未来的发展趋势。     

热成形淬火对QP1180/22MnB5激光拼焊板组织与性能的影响

目的 对QP1180和22MnB5激光拼焊板进行热成形试验,以解决超高强钢板材焊后的软化问题。方法 选择QP1180和22MnB5异种高强钢作为母材进行激光自熔焊,对焊后的激光拼焊板进行热成形试验,通过体式显微镜、扫描电子显微镜、液压拉伸试验机和维氏硬度计等手段,分析热成形前后激光拼焊板微观组织和力学性能的变化。结果 与焊态拉伸试样相比,热成形试样抗拉强度提高了135%,断后伸长率降低了55%,拉伸试样都在22MnB5母材处断裂,均为塑性断裂。在热成形后,对焊接接头进行组织分析,发现QP1180母材区马氏体含量增加,22MnB5母材区和临界热影响区组织由珠光体和铁素体转变为马氏体,焊接接头热影响区各亚区的组织均转变为大小不同的板条马氏体。硬度测试结果表明,焊态试样焊接接头的QP1180临界区存在软化现象,硬度值最低为335HV,22MnB5侧硬度值由母材处向焊缝升高,母材硬度最低为170HV;而在热成形后,QP1180临界区软化现象消失,硬度值趋于平缓,22MnB5母材处硬度比焊态试样硬度高了2倍。结论 与焊态试样相比,经热成形后激光拼焊板的焊后软化问题得到了解决。     

高强钢TRB高温下热流变特性

为了准确仿真高强钢板热冲压成形过程,获得高强钢高温下的材料本构关系模型,利用Gleeble3500热模拟试验机在不同温度和应变速率下对不同厚度的高强钢B1500HS钢板进行了单向拉伸试验,获得各种工艺条件下的应力-应变曲线,并基于变形抗力数学模型,引入板材厚度参数,通过最小二乘法进行数据拟合获得高强钢TRB高温下的材料本构关系.利用试验结果对本构关系模型进行的拟合验证表明,拟合程度较好,说明建立的材料本构关系能很好地描述高强钢TRB在高温下的应力-应变关系.     

汽车用先进高强钢本构模型与韧性断裂模型研究进展

轻量化是当前汽车行业全产业链共同面对的课题,提高先进高强钢使用比例是实现汽车轻量化的有效手段。对先进高强钢本构模型与韧性断裂模型的充分研究有助于提高先进高强钢开裂分析和预测的准确性,从而推动先进高强钢工程的应用进程。目前,在先进高强钢的研究过程中,学者们通常通过多种应变强化模型的线性组合,或结合微观结构与宏观力学行为进行多尺度分析来建立本构模型;通过多种应力状态下的准静态拉伸实验以及使用仿真与实验混合的方法来标定韧性断裂模型的参数。以第三代先进高强钢中的淬火配分（QP）钢为重点讨论对象,介绍了制备工艺与材料特性及其相关研究进展,并介绍了QP钢本构模型的研究现状、新近发展的非耦合韧性断裂模型以及考虑了应力三轴度和罗德角参数影响的韧性断裂模型在先进高强钢上的应用现状,最后指出了先进高强钢本构模型和韧性断裂模型未来的研究方向。     

高强钢变厚板汽车B柱热成形数值模拟及主要参数分析

目的 研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律,探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法 利用Abaqus软件建立热力耦合模型,对汽车B柱的热冲压成形过程进行数值模拟,分析板料及模具的温度和应力变化,确定主要工艺参数对冲压件的影响规律,利用得到的规律指导B柱模具的设计与制造,最后对B柱进行冲压试验。结果 在热成形前的物料转移阶段,板材厚度差的存在使过渡区产生了温度梯度和内应力的变化;在热成形阶段,以减薄率为评判标准,确定了摩擦因数为0.35、冲压速度为100 mm/s时B柱的成形效果最好;对B柱的成形结果进行了分析,由局部减薄率的变化得到了模具缺陷的位置,由过渡区的偏移量得到了模具等厚区的长度,由板材温度变化确定了最佳保压时间为8 s。结论 基于Abaqus软件,构建了B柱的热冲压有限元模型,对板材出炉至成形结束阶段进行了数值模拟与分析,在此基础上对B柱制件进行了冲压试验,发现制件的质量缺陷明显减少,对制件的指定点进行了面检测,合格率达到了95.83%,表明了分析结果的可靠性,同时也验证了有限元分析的准确性。     

基于数值仿真的冲压成形界面接触压力

为探究冲压成形过程中板料-凹模圆角区界面接触压力,采用有限元静力算法建立了U形件小圆角半径弯曲成形过程的数值仿真模型,完成了板料和模具界面接触压力数值模拟,并参数分析了钢板强度、相对圆角半径、压边力和摩擦系数对板料界面接触压力分布的影响.研究表明:与压边力和摩擦系数相比,钢板强度和相对圆角半径更明显地影响着板料界面接触压力,并随着材料强度增加和相对模具圆角半径减小界面接触压力明显增加;随着压边力和摩擦系数的增加,界面接触压力宽度也随之增大.     

韧性断裂准则在高强钢板料成形中的应用

 针对板料成形中的韧性断裂准则预测成形极限的方法,进行了综述和分析,提出了利用韧性断裂准则能够较好地预测塑性差的板料成形极限,而且还能考虑应变路径的变化．将Cockroft和Latham准则应用到高强度钢板DP590的成形预测中．对高强钢DP590进行了单向拉伸试验,获得了相应的物性参数．同时对该高强钢进行了方盒件成形试验,并进行了相应的有限元模拟．通过对高强钢的极限试验,利用有限元模拟获得了该材料的Cockroft和Latham准则常数．最后利用该常数对方盒件的拉深过程进行了缺陷的预测,模拟结果和试验结果完全吻合．表明韧性断裂准则是可以应用到高强度钢板的成形中的．     

高强钢板热冲压成形热力耦合数值模拟

为研究高强钢板的热冲压成形性,采用ABAQUS软件对高温下22MnB5高强钢板沟槽形件冲压成形进行了数值模拟研究.建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型和热成形下的材料模型,通过对沟槽形件热成形进行数值模拟,考察了压边力、模具间隙和凹模圆角半径等工艺参数对热成形时温度分布和回弹的影响,给出了热成形中产生回弹的机理,确定了合适的工艺参数,通过热成形试验验证了数值结果的可靠性.     

双相钢冲压成形应变路径影响规律研究

设计特征盒形件,使其包含双拉、拉-压、平面应变以及双线性应变路径,反映了覆盖件成形中常见的应变路径状态。通过正交试验方法,分析了工艺参数（压边力、摩擦系数、板厚）对其成形过程中特征区域应变路径影响的显著性,并得出了显著因素对应变路径的影响趋势。初步取得了控制DP600高强钢成形过程中特征区域应变路径的方法,为控制DP高强钢成形质量提供了有力的指导。     

基于Autoform和Dynaform软件的超高强钢零件仿真对比

目的研究商用软件Autoform和Dynaform对超高强钢零件的回弹预测精度。方法以某车型前围板中间横梁零件冲压成形过程为例,分别基于Autoform和Dynaform软件建立冲压有限元模型模拟冲压成形和回弹过程,对两种软件成形性和回弹计算结果进行比较和讨论分析。结果 Dynaform和Autoform两种软件在成形性计算时结果比较一致,相同位置Autoform计算减薄率为16%,Dynaform为16.2%;Dynaform计算的最大减薄率为18%,比Autoform的16.2%略大;两种软件基本在相同位置预测出了起皱和开裂现象;比较修边后回弹仿真值与实测值,Dynaform计算的偏差满足设定阈值的占51.4%,高出Autoform约20%。结论 Dynaform计算的最大减薄率更大一些,对应量产时较高的安全裕度;同时其回弹计算结果与实测回弹值更为接近,回弹预测精度更高。     

B550CL高强钢轮辐反拉深-翻边复合成形损伤开裂研究

针对高强钢汽车轮辐在实际生产过程中经常出现反拉深-翻边复合工序中中心孔翻边开裂这一问题,采用有限元数值模拟的方法,建立了有限元模型,并通过试制轮辐验证其可靠性.模拟获得了新型高强钢材料B550CL在用于轮辐翻边成形时的应力应变的分布和变化规律,并进一步对轮辐的损伤和壁厚分布情况进行了分析.研究表明:反拉深-翻边复合工序中翻边区在成形过程中应力应变集中明显,变形量较大;同时,材料的损伤和壁厚减薄在翻边区域也比较严重,导致实际成形中翻边区可能出现开裂等缺陷.     

超高强钢前纵梁零件冲压开裂分析与处理

目的解决780 MPa级别超强度钢板冷冲压生产汽车前纵梁时发生的冲压开裂问题。方法通过网格应变分析技术和仿真分析,研究该零件冲压开裂的原因,分析引起开裂的因素,基于CAE模型系统,研究压边力、模具间隙、坯料尺寸、材料性能对开裂的影响规律。结果降低压边力和增加模具间隙均能减轻开裂,但是无法消除冲压开裂;坯料尺寸缩小可以消除冲压开裂,但是优化坯料尺寸需要改变模具上的坯料定位器,同时增大起皱风险;通过提升材料性能可以消除开裂。结论考虑最终各方案成本,选择性能优异的材料进行生产,将冲压开裂率降低至0.6%,满足了冲压要求。