基于不同U形弯曲冲压工艺的高强度钢板回弹实验研究

基于自行设计制造的回弹实验模具,针对帽形件进行了大量的实验研究与分析,比较了HC420LA、HC420/780DP和QP980这3种不同性能的高强度钢板在不同U形弯曲成形的冲压工艺及不同成形状态下的回弹规律,为实际生产和设计提供理论指导。结果表明:任一冲压工艺下,HC420LA钢的回弹都远小于HC420/780DP钢与QP980钢;帽形件侧壁回弹在自由弯曲成形工艺下最小,法兰边回弹在中间预压料弯曲成形工艺下最小,而带压边力弯曲工艺下的回弹始终最大;随料厚的增加,3种高强度钢板的回弹不断减小,但料厚为1.4 mm的QP980钢进行中间预压料弯曲成形时,回弹呈反向增大的趋势;3种高强钢板的回弹随凸凹模间隙的增大而增大,180～280 kN压边力区间对HC420/780DP钢和QP980钢影响较小,而板料法兰边回弹随弯曲角度的增大而增大。     

冲压速度对车身钢板U型弯曲回弹的影响

为明确冲压速度对回弹的影响规律,采用试验及数值模拟方法研究了冲压速度为0. 05～50 mm·s~(-1)时SPCC和DP780车身钢板U型弯曲回弹量的变化情况,并分析了冲压速度对回弹的影响机理。试验结果显示:DP780钢板的回弹量高于SPCC钢板; SPCC钢板的回弹量随着冲压速度的增加而减小,DP780钢板的回弹量随着冲压速度的增加而增大。为提高成形部件的尺寸精度,需要考虑冲压速度对不同材料回弹行为的影响。数值模拟结果显示:SPCC钢板的回弹行为对应变速率不敏感,因为受惯性影响在侧壁区的上侧和下侧切线应力有较大差异;而DP780钢板受应变速率强化的影响,对回弹行为很敏感。     

应变速率对DP780钢动态拉伸变形行为的影响

利用电液伺服高速试验机对DP780钢进行不同应变速率下的拉伸变形,结合SEM和TEM等手段,研究了应变速率对DP780钢拉伸性能及变形行为的影响规律及机制.结果表明,在较低应变速率(<10⁰ s^-1)条件下,随应变速率增加,DP780钢的强度、塑性等力学性能均未见显著变化.当应变速率超过10¹ s^-1后,DP780钢的强度和应变硬化指数n明显提高;塑性在3×10¹-5×10² s^-1范围内出现大幅度增加的现象.高应变速率的变形过程中,铁素体基体中位错运动速度加快,导致"近程阻力"增大,使DP780钢的变形抗力随应变速率的增加而增大.在应变速率达到3×10¹ s^-1之后,铁素体中可动位错数量的大幅度提高,是DP780钢均匀伸长率和断后伸长率在3×10¹-5×10² s^-1范围内得以明显增加的主要原因.DP780钢中的铁素体/马氏体界面是塑性变形过程中位错塞积、微裂纹形核及扩展的主要位置,而随应变速率的增加,铁素体基体中的形变强化程度增大,可降低铁素体基体与铁素体/马氏体界面之间塑性应变能差异,延缓铁素体/马氏体界面处微裂纹的形成和扩展,一定程度上提高了DP780钢非均匀塑性变形能力.     

780MPa级冷轧双相钢三点弯曲的实验与数值模拟研究

高强钢冲压成形普遍存在回弹缺陷,采用三点弯曲试验和Marc.MSC软件的更新拉格朗日法对DP780板材弯曲与回弹变形进行了研究;分析了压头压下量对回弹角度、应力和应变分布的影响;观察了形变微观组织的形貌与流动。结果表明:DP780钢的回弹角随着压头压下量的增加而增加;圆弧区的带状组织比直边区的明显,金属流动和应力应变主要集中在圆弧区附近。中性层两侧的应力应变基本是对称的。模拟结果与实验结果较吻合,二者平均误差为9.4%;能够准确地得到弯曲回弹过程中板材的状态,对研究双相钢板弯曲成形具有一定的参考价值。     

800MPa级DP钢冲压成形及裂纹扩展机理

通过冲压弯曲试验研究800MPa级DP钢的极限拉伸,采用扫描电子显微镜观察分析钢板的微观组织及动态拉伸过程,探讨其微观组织与其稳机理的关系。结果表明,DP800钢断口为剪切型断裂。凸模圆角半径较小时,拉深弯曲断裂是由于折弯角过小而在凸模圆角处折弯断裂;凸模圆角半径较大时,冲压弯曲断裂由于受到板料延伸率的限制,在材料流动受限的凹模圆角附近断裂。DP800的断口均分布着大量韧窝的韧性断裂,其裂纹扩展机理是微裂纹,主要产生于铁素体或马氏体/铁素体相界面,主裂纹沿两相界面或贯穿铁素体而继续扩展。     

先进高强钢板冲压成形后的时效回弹行为

为了揭示先进高强钢板在冲压成形后回弹随时间而改变的时效回弹行为,对DP780和TRIP780钢板进行了U形件冲压和圆筒件剖环试验.对U形件角度和剖环开口位移在卸载后10 s至84 d内的回弹量进行了跟踪测量,通过拟合试验数据建立了计算时效回弹量的经验模型.结果 表明,DP780和TRIP780钢板冲压卸载后均有显著的时...     

预应变对U形冲压件弯曲回弹的影响研究

以国际板材成形数值模拟会议（Numisheet2011）上提出的第四个标准考题为研究对象,应用JSTAMP／NV软件对高强度钢板DP780的弯曲及回弹过程进行仿真。通过仿真对比了板材在有无加载预应变两种情况下的回弹,分析预应变对U形冲压件回弹的影响,并将仿真结果与实验结果进行了对比,结果显示仿真结果与实验结果具有良好的匹配性。     

GTN损伤参数对DP780钢板成形极限曲线的影响

为研究DP780钢板的成形性能,在室温下对DP780钢板进行了静态拉伸实验,获得了其应力-应变曲线.用ABAQUS有限元仿真软件中的GTN损伤模型对钢板进行了数值模拟,根据最大凸模力和应变突变两个准则获得了成形极限曲线,通过与NAKAZIMA胀形实验和理论预测结果对比,证明了GTN损伤模型预测DP780钢板成形极限的准...     

宝钢高强钢V弯回弹的特性研究

以宝钢生产的14种规格和牌号的钢板为研究对象,对其V弯成形特性进行了研究,通过单向拉伸实验,获得材料的基本力学性能,分析了试验材料的V弯回弹规律。试验结果表明,材料存在正、负回弹,相同弯曲角度下随弯曲半径增大,回弹量增加且趋向正回弹,在相同弯曲半径下,弯曲角度增大,回弹量减小且趋向负回弹,可通过调整弯曲角度或弯曲模具圆角大小来可合理控制零件回弹;在相同厚度条件下,当材料抗拉强度大于600 MPa时,回弹量显著增大;在相同强度条件下,回弹量随弯曲角度的增大而趋向负回弹,同时随着弯曲半径的变大,回弹量随材料厚度产生的差异趋缓,并趋向正回弹;980 MPa强度级别材料中材料厚度越小,不同弯曲半径下的回弹量差异变大;厚度相同的情况下,QP钢和MS钢的回弹量比DP钢更趋向于正回弹;数值拟合发现,回弹角度随R/T值的增大而增大,且经历一个由负到正的过程。随着弯曲角度的增大,拟合曲线下移且斜率变小,只有当R值足够大时才会出现正回弹。     

高强钢拉伸弯曲回弹试验与仿真研究

基于拉伸弯曲回弹试验平台,进行了两种高强度冷轧双相钢DP780和DP980拉伸弯曲回弹性能试验,得到了两种材料在不同压边力条件下的拉伸弯曲回弹数据,分析讨论了两种材料的成形及回弹性能;同时,利用有限元软件ABAQUS建立了拉伸弯曲试验的仿真模型,根据试验参数进行了对应的成形及回弹过程数值仿真,最后,将仿真回弹结果与试验结果进行了对比,并计算出仿真与试验回弹量偏差率。结果表明:随着压边力的增大,拉伸弯曲的回弹量不断减小;仿真与试验回弹量最大偏差率为11.2%,说明仿真结果与试验符合度较高。     

基于半球凸模试验的高强钢边部成形性敏感度分析

基于半球凸模试验对4种780 MPa级别的典型高强钢开展了边部成形试验,分析了试验过程中的边部变形情况,并对4种典型高强钢冲裁及铣削2种边部质量状态下的试样顶点的极限开裂角度和开裂位置的减薄率进行对比。结果表明:当边部为冲裁边时,CP780极限开裂角度最高,DH780极限开裂角度略低于CP780,DP780及TRIP780极限开裂角度明显降低,仅为DH780的60%左右;对于开裂位置的边部减薄率,CP780最高,达到28.9%,DH780达到15.3%,DP780及TRIP780仅分别为DH780的8.2%和9.5%。改善边部质量可有效提升材料的边部成形性,但不同钢种对其敏感程度不同,相比冲裁边质量,经过边部铣削的DP780及TRIP780边部极限开裂角度及边部减薄率提升约1倍左右,对边部质量敏感程度最高;CP780仅提升1%左右,对边部质量的敏感程度最低;DH780介于CP780和DP780、TRIP780之间。     

高强度双相钢的成形性能

采用光学显微镜、单向/拉压、万能成形、三点弯曲等试验机检测了780~1180 MPa级双相钢的显微组织、力学性能、FLC(成形极限曲线)和冷弯性能。结果表明,随着双相钢的屈服强度增加,其伸长率、n值和r值降低,晶粒细化,马氏体含量增加,平面应变成形极限值从22.7%下降至12.6%,拉伸极限从15.8%下降至8.6%,三点弯曲最小相对弯厚半径从1.13增加到2.86;980 MPa级双相钢随着屈服强度增加,组织均匀性提高,胀形极限从22.8%增加到34.5%,最小相对弯厚半径从2.50减小到1.82;CR420/780DP、CR700/980DP、CR820/1180DP钢的包申格效应常数分别为0.82、0.78和0.79。CR420/780DP和CR820/1180DP钢在压缩过程中塑性变形初始阶段的加工硬化速率高于反向拉伸和单向拉伸塑性变形初始阶段的加工硬化速率。     

Effect of dynamic contact resistances on advanced high strength steels under medium frequency DC spot welding conditions

Abstract

The effect of dynamic contact resistance (DCR) during MFDC spot welding of dual phase and martensitic steels was evaluated. A comparative analysis of DP590 to DP590 with DP780 to DP780 steel welds, and DP780 to DP780 with M1200 to M1200 steels welds was carried out. The DCR of DP780 steel is higher than DP590 steel during the initial stages of weld time, but is reversed later. The bulk resistance component, which is higher in DP780 steel, is dominant and generates more energy early in the process and controls melting. Although the total energy input is almost same, the higher β-peak and its early occurrence ensures better heat utilisation resulting in larger nugget size. Contrarily, in martensitic steel the interface resistance component remains high throughout the entire welding process and compensates for the lower bulk resistance effect. Even with relatively lower energy input the nuggets produced in M1200 steel are comparable to DP780 steel.     

DP980高强钢U形弯曲实验与数值模拟

为了评估DP980高强钢材料的成形与回弹特性,通过加载-卸载实验与单向拉伸-压缩循环加载实验,获得了考虑包申格效应的吉田-上森硬化模型参数,并对DP980高强钢的U形弯曲实验进行了研究。实验结果表明,DP980高强钢U形件在凹模圆角处易开裂,在成形过程中需减小压边力并增大凹模圆角。由于材料的回弹量与施加的压边力有关,可通过增大压边力来减小U形件的回弹,但压边力过大又可能导致开裂,因此,需合理选择压边力。同时,对U形件成形后的回弹进行仿真分析,仿真中分别采用等向硬化模型与吉田-上森硬化模型,通过将实验数据与模拟的回弹结果进行对比分析发现,采用吉田-上森硬化模型的仿真结果与实验结果吻合良好,证明了吉田-上森硬化模型模拟回弹的准确度较高,可以应用于回弹仿真中。     

Q235B H型钢冷弯开裂原因分析

利用宏观检验、化学成分分析、力学性能测试及金相检测等方法对Q235B H型钢冷弯开裂试样进行分析。结果表明:在冷弯试验过程中,粗大的条状塑性夹杂物和点链状脆性夹杂物与基体的结合性较差,冷弯过程中夹杂物脱落或周围应力集中形成空隙或显微裂纹,随着受力状态的加强导致裂纹扩张形成冷弯开裂的裂纹源,在开裂过程中带状组织和加工痕迹加剧了裂纹的扩大。     

Study on ductile crack initiation limit from notch root of pipeline girth welded joints with strength mismatch

This study investigated ductile crack initiation limit of pipeline girth welded joints with different strength mismatches. The ductile crack initiation limit for the girth welded joints was evaluated by conducting three-point bending fracture toughness tests and wide plate tensile tests with a surface notch. In addition, effect of heat input on the ductile crack initiation limit of weld metal (WM) was evaluated on the assumption that a welding condition would be varied in the field in the actual pipeline construction. As the results, the equivalent plastic strain at the notch tip for the ductile crack initiation of the three-point bending tests was consistent with those of the wide plate tests, and the heat input hardly affected the ductile crack initiation limit within the range of this study. This meant that the ductile crack initiation limit of the pipeline girth welded joints with strength mis-match was able to be estimated using the equivalent plastic strain obtained from the three-point bending tests. Based on these results, we proposed a procedure to determine the rational fracture toughness requirements which took into account the difference in the plastic constraint between standard fracture toughness test and pipeline girth welded joints. This procedure was also possible to determine the required strength matching level for a strain-based design for girth welded joint containing surface notch in the centre of the WM in terms of preventing the ductile crack initiation.     

激光焊机退火功率对DP780带钢焊缝质量的影响

为了研究CO₂气体激光焊机退火功率对DP780带钢焊缝质量的影响,通过焊缝在线监测系统(Quality Control Date System, QCDS)、杯突试验、冷轧连续产线实际生产试验的方法,测试了不同退火功率下DP780带钢的焊缝质量。结果表明:焊接后退火功率为0 kW时,焊缝区域杯突试验裂纹沿焊缝方向展开,焊缝质量不合格;焊接后退火功率为10、15 kW时,杯突试验结果表明焊缝区域裂纹垂直于焊缝方向,焊缝质量合格;然而实际生产得到退火功率为10 kW的焊缝在生产过程中出现断带,退火功率为15 kW的焊缝无断带现象。为此,通过电子显微镜观察了退火功率为10 kW与15 kW时DP780带钢焊缝区域金相组织,并测试了其显微硬度。结果表明:焊焊缝区域组织均为马氏体+贝氏体组织,但退火功率为10 kW的焊缝区域存在裂纹缺陷,是其断带的主要原因。因此,实际生产中应将退火功率控制为15 kW, 此时焊缝区域硬度略有下降,但是韧性得到了提高,能够满足冷轧连续产线正常运行的需要。     

水电站压力钢管及蜗壳用钢板变形性能研究

强度(屈服强度、抗拉强度)、塑性、韧性和焊接性能是压力钢管及蜗壳用钢的4个质量特征,压力钢管及蜗壳制作过程中需进行不同的变形必然引起性能的变化。通过不同曲率半径变形过程观测变形后钢板的性能试验,考察了南阳汉冶特钢有限公司生产的SX780CF钢板对压力钢管及蜗壳成形工艺的适应性,结果表明该产品可以替代进口产品。     

汽车用先进高强钢的成形性能

通过试验,对汽车用先进高强钢DP590、DP780、TRIP590的力学性能、微观金相组织、成形极限图进行研究,并与超深冲钢DC01成形极限进行对比。运用成形极限预测近似公式,对DP590、DP780、TRIP590、DC01的成形极限曲线进行预测,并与实测曲线进行对比。结果表明,DP钢和TRIP钢都具有较高的强度和良好的塑性,并具有较低的屈强比,能有效避免成形时局部颈缩和断裂。同时,DP钢和TRIP钢均具有良好的成形性能,DP590、TRIP590的成形能力甚至优于超深冲钢DC01。成形极限预测经验近似公式能很好的适用于DP590、DP780、TRIP590的成形极限预测,误差在2%以内,但对于DC01的成形极限预测误差则稍微偏大,约为4%。