超高强度钢板激光拼焊热成形零件关键技术研发

目前在热成形领域中,大多数成形工艺均为单板成形,为了达到提高零件局部强度的目的,通常采用先将两个或多个零件分别单独成形,之后再通过固点焊接将其固定贴合在一起。但是,零件成形后再焊接,由于镀层等表面杂质的影响,容易出现虚焊,焊接强度不达标等质量问题。另外,多个零件单独成形后再焊接,相当于需要多道工序去完成一个成品零件,所需时间较长、工序繁琐,工装投入数量多、成本更高。     

热冲压工艺参数对超高强热成形钢组织及性能的影响

本文结合工业生产实际,采用光学显微镜与维氏硬度计,研究加热温度、保温时间和合模温度对超高强热成形钢组织及性能的影响。结果表明：当保温时间为3 min时,加热温度对试验钢性能影响较大,随着加热温度的升高,马氏体转变量不断增加,同时马氏体板条长度及束条宽度不断增大,试验钢的硬度也不断增加。当加热温度为900℃、保温时间为4 min时,合模温度在650～730℃范围内,组织均为马氏体+铁素体,随着合模温度的升高,铁素体的含量逐渐减少,马氏体含量逐渐增加,试验钢的硬度大幅增加。     

热成形工艺参数对SA508-3钢组织演变的影响

通过Gleeble-1500D热力模拟试验机对SA508-3钢在温度为1073～1473 K,应变速率为0.001～1 s-1时进行了热压缩实验,分析了热变形条件下的SA508-3钢的微观组织。采用常规金相分析研究了温度、应变速率、变形程度等热变形参数对SA508-3钢动态再结晶行为和晶粒尺寸的影响。结果表明,SA508-3钢动态再结晶主要通过晶界弓弯形核。提高变形温度、增大变形程度均有利于再结晶发生。但较高温度和较低应变速率会造成晶粒的过分长大,从而形成粗大组织。SA508-3钢的最佳热加工参数范围为变形温度1173～1473 K和应变速率0.1～0.01 s-1。     

热成形淬火工艺中加热炉关键技术参数

汽车轻量化是降低燃油消耗及减少排放的有效途径之一。为了给汽车用户提供最高等级的安全性能,同时又要实现汽车减重,现多数商用汽车制造商开始采用高强度轻重量的热成形零部件。然而根据热成形件质量的要求,需要着重考虑加热过程中的几个关键技术参数(温度均匀性,气氛保护,露点控制),并结合不同加热炉的结构特点,比较了相互的优缺点。结果表明,辊底式加热炉性能要优于多层箱式炉。     

高强度钢板热冲压成形工艺的改进

热成形技术因结合热锻和冲压的技术优势,已经在汽车零部件制造工艺中获得了广泛的关注和应用。在热成形生产中,产品在高温下成形伴随非等温淬火过程容易出现起皱、破裂等成形质量缺陷。本文围绕高强度热成形钢板22MnB5材料相变过程、机械性能进行了相关研究,基于深冲盒试验进行热成形工艺改进优化,在热成形生产工艺过程中增加相应的转运冷却环节,使完全奥氏体化后的板料在冲压淬火前降低至优化冲压温度。实验表明:改进后的热成形工艺对冲压产品的成形性有明显改善,可有效降低和消除起皱、破裂等缺陷,材料微观马氏体转化更加细致充分,可获得抗拉强度达到1500MPa以上,硬度达到450HV以上的热成形产品,满足连续热冲压成形自动化生产过程工艺改进要求。     

BT20钛合金筒形件的UOE热成形

阐述了用UOE热成形BT20钛合金筒形件的特点。通过对BT20筒形件UOE热成形的实验研究，确定了BT20钛合金筒形件UOE热成形工艺过程，得到了一系列成形工艺参数及在成彩过程中控制产品质量的措施。     

发电机护坏热成形的质量预报和控制

本文依据和学模拟试验及研究的变形，传热，微观组织相耦合的刚粘塑性二维有限元程序和微观模拟原理，对护坏热变形锻造工艺优化和再结晶组织变化进行了预报。通过对镦粗工序的分析，不仅显示了应变场，温度场，而且预报了晶粒度的分布，说明了质量预报具有工程意义。     

钛合金曲面类零件的热冲压工艺

为了解决钛合金钣金件成形困难、易起皱、易破裂等问题,以异形曲面钛合金钣金件为研究对象,给出了热成形工艺方案。首先采用热冲压预制零件的主体部分,然后采用热校形工艺调整头部折弯边角度;进一步通过正交试验方法建立了正交试验组,采用极差分析法确定了各因素影响程度的主次关系,并得到了最优的工艺参数水平组合;最后,通过试验验证了工艺参数的有效性。研究结果表明：成形温度对钣金件成形质量的影响较大,温度过低,容易起皱,温度过高,软化严重,成形精度不高,TA15钛合金的最优成形温度为670℃;最优工艺参数组合下,钣金件厚度较均匀,最大偏差仅为0.1 mm,说明热冲压成形工艺可以满足钛合金曲面类零件的厚度要求。     

适用于热冲压成形工艺的零件结构设计原则

在分析热冲压成形工艺特性的基础上,结合生产实践,提出了适用于热冲压成形零件结构设计的工艺性原则:零件的成形工序应在一道热冲压工序内完成;降低翻边高度和曲率;避免圆孔翻边;拉深成形件尽量避免设计宽凸缘和深拉延(D3d,h≥2d);拉深成形圆角半径R≥5t,侧壁斜度α≥93°;避免截面形状剧烈的几何过渡,降低不对称度;总体结构采用开放式设计,并降低零件长度维向上的曲率。最后,结合实例说明了其在热成形零件设计及生产中的应用。     

高强钢热冲压成形破裂行为的变形速率效应

以汽车热冲压件的典型特征结构——U形梁为研究对象,将BR1500HS钢高温破裂准则嵌入热冲压成形有限元模型中,实现了对高强钢板高温破裂行为的有效预测。基于预测模型,揭示了变形速率对板料破裂起始时刻、位置及扩展方向的影响。结果表明:随变形速率的增大,起裂时刻缩短,起裂位置变化不明显;起裂位于U形梁一端的侧壁,裂纹沿U形梁纵向随形扩展,随后另一端侧壁处开始发生二次破裂,裂纹也沿U形梁纵向随形扩展,但未与初始裂纹产生交汇;变形速率较小时,二次破裂位于侧壁靠近凹模圆角处;变形速率较大时,二次破裂位于侧壁靠近凸模圆角处。     

汽车高强度钢板冲压件热成形技术研究

介绍了热成形技术的原理,分析了加热温度、加热时间、成形速度、冷却速度等工艺参数对热成形过程的影响,并选取汽车典型件成功进行了热成形工艺实验试制,获得了合格的成形件。检测结果表明,成形件的微观组织为理想的条状马氏体,抗拉强度达到1500MPa,完全满足生产要求。     

工艺参数对Ti微合金化高强钢组织性能的影响

为实现高品质Ti微合金化高强钢的工业化生产,通过热模拟试验研究了加热温度、终轧温度、精轧阶段变形量、冷却速率和卷取温度对Ti微合金化高强钢组织性能的影响规律。结果表明,随着加热温度的升高,铁素体晶粒尺寸显著增大,试验钢硬度增大。随着终轧温度的降低和冷却速率的增大,铁素体晶粒尺寸逐渐减小,贝氏体含量增加,试验钢硬度增大。随着精轧阶段变形量的增大,铁素体含量增加,组织得到细化,细晶强化和相变强化共同作用的结果使得试验钢硬度逐渐降低。随着卷取温度的降低,试验钢的硬度先升高后降低,当卷取温度为610 ℃时,试验钢硬度最高。     

22MnB5高强钢板热成形淬火时间对回弹的影响规律

以22MnB5高强钢板力学及热物理性能的实验数据为基础,运用PAMSTAMP软件对22MnB5高强钢板U形梁的热冲压成形过程、成形后的淬火冷却工艺以及回弹分析的全部过程进行了有限元模拟,并根据模拟参数进行了物理实验验证,找出了22MnB5钢板U形梁热冲压成形后的淬火时间对回弹影响的基本规律.实验分析结果表明:在特定时间内,随着淬火时间的增加,板料回弹量有所降低;当淬火时间继续延长时,板料回弹值不再发生显著变化,最佳淬火时间为20 s.实验分析结果为高强钢板热冲压工艺的实际生产运用提供了良好的实验依据.     

预成形件对超高强钢板热冲压减薄率的影响

为了降低超高强钢板在热冲压过程中的减薄率,以车轮侧盖为研究对象,设计了4种预成形件结构方案,通过有限元模拟分析预成形件形状、尺寸对减薄率的影响,基于模拟结果,进行了预成形件热冲压实验。结果表明:热冲压件的显微组织为板条马氏体,显微硬度达到460 HV以上;零件球窝处材料减薄率最大,预成形有利于降低材料减薄率;预成形件储料面积越大,热冲压件材料减薄率越小;预成形件为深度为22.8 mm的圆拱形储料结构且切角时,材料减薄率最小,为11.67%,壁厚均匀性较好。实际热冲压实验结果和数值模拟结果基本一致。     

Si、Mn元素对热成形钢连续冷却转变行为影响

以Gleeble-2000型热力模拟试验机为平台,结合热膨胀切线法和求导法,确定了不同成分热成形钢各冷却速度下的相变行为。研究了新开发热成形钢中Si、Mn元素对静态连续冷却转变行为的影响,Si使中温贝氏体转变曲线向右下方移动,Mn稳定奥氏体组织的能力非常强,抑制铁素体、贝氏体中高温转变,可显著增加钢的淬透性。另外,利用金相分析检测方法对不同冷却速度下的显微组织和硬度变化进行了观察和分析,绘制了连续冷却转变曲线,用于指导热成形试验的工艺参数制定。     

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%。     

热冲压快速冷却工艺对22MnB5钢组织与性能的影响

基于RCP（Rapid Cooling Process）快速冷却工艺+不同模具温度淬火热处理工艺,对22MnB5钢板材的淬火力学性能及微观组织进行了研究,探讨了冷速、强度硬度之间的关系,建立了三者之间的硬度指数模型。结果表明,采用加入淬火前快速冷却过程及改变淬火模具温度的方式可以有效实现梯度冷却速率控制,冷却速率实现了从6 ~40 ℃/s的变化,微观组织从铁素体与珠光体、上、下贝氏体逐渐向“残留奥氏体+马氏体”组织过渡,对应的强度区间范围为700~1600 MPa。建立的冷速、强度硬度模型与试验数据拟合良好。     

热成形钢的脱碳影响因素分析

采用Gleeble-3500热力模拟试验机模拟热成形工艺过程,分析了不同加热温度(890～950℃)、保温时间(240～1000 s)、化学成分(T1500HS和CR1300/2000HS钢两种不同材料)及不同表面涂油(有油和无油)对冷轧热成形钢表面脱碳的影响.结果表明,在正常加热温度(910～950℃)、保温时间(2...     

高强钢板热冲压工艺中的相变模拟

热冲压技术可以有效缓解高强钢板成形件起皱、开裂等缺陷,在汽车行业中得到广泛应用。文章以固态相变原理为依据,将流体动力学引入到热冲压工艺中,建立了热-流-力-相多场耦合平台,分析工艺参数对成形件组织分布的影响。结果表明,空冷后成形件马氏体含量随保压时间、水流速的增加而升高,获得马氏体含量充分的成形件的临界保压时间为13s。成形件组织分布不均,底部马氏体含量最少,法兰马氏体含量最多,试验结果与模拟结果吻合较好。