热冲压成形超高强钢焊接技术的进展

超高强钢在减小车身质量的同时能保证汽车的安全性。热冲压成形超高强钢尺寸精度高、使用寿命长,已被广泛应用于汽车制造领域。目前热冲压成形钢常用的焊接技术为电阻点焊和激光焊接等。为避免热冲压成形过程中表面氧化和脱碳,通常在钢板表面预制Al-Si镀层。然而镀层的存在会导致焊接接头力学性能降低。概述了可热冲压成形的超高强度钢及其镀层技术、热冲压成形钢常用的焊接技术以及焊缝组织和焊接接头的性能,探讨了改善热冲压成形超高强度钢焊接接头性能的途径。     

B柱热冲压数值分析研究

热冲压技术是一项加工超高强度钢板的新型加工技术.热冲压过程中板料的温度分布情况是热冲压模具冷却系统设计的重要依据.本文建立了B柱的热冲压模型,采用热力耦合数值分析的方法得到了热冲压过程中板料的温度与厚度分布,并比较了热冲压与冷冲压的力能参数.结果表明,板料压边区域温度下降较快,直到成形结束,其温度高于600℃,不会导致该处材料成形困难;零件尾部圆角处温度过高,使板料产生局部流动,导致减薄过大,因此对于局部温度过高的区域要加速模具的冷却,以获得合格的制件.热冲压的力能参数约为冷冲压的十分之一左右.     

奥迪B柱热冲压成形热-力-相变耦合仿真分析

基于LS-DYNA软件,建立了B柱热冲压模型.采用热-力-相变耦合分析方法,得到了板料的温度、厚度、组织及应力、应变的分布.模拟结果表明:热成形零件的组织是近完全马氏体(wt％,0.008铁素体,0.01珠光体,0.01贝氏体,96.68马氏体);硬度为513HV;屈服强度为734.2MPa;厚度为1.11～2.18mm.模拟结果与实验较吻合,表明所建立的热-力-相变耦合数值模型是可信赖的.     

热冲压超高强钢模具修边实验研究

针对热冲压成形淬火后的制件,采用模具修边的方式研究其修边工艺。根据热冲压钢淬后的组织、力学特性和不同修边工艺参数组合的要求,设计并制作了一套多功能修边实验模具。系统研究了修边速度、修边间隙、修边角度和修边刀刃锐度等工艺参数对修边质量和修边力的影响。通过数字图像处理技术提取了断面的轮廓形状,并定量分析了断面的四个典型区域。结果表明,采用小间隙或小角度修边容易形成先凹后凸的断裂路径,凸出部分易与上模侧壁相互作用形成二次光亮带,从而降低模具寿命;采用一定的修边角可显著提高修边断面质量;修边力与修边速度之间存在非单调性关系,可根据实际工作条件选择最佳的修边速度。     

热冲压超高强钢模具冲孔实验研究

通过实验研究了热冲压超高强钢Usibor 1500P在模具冲孔工艺条件下的基本特征。设计并制作了一套可便捷更换凸模和凹模的冲孔实验模具,便于开展多种工艺参数的冲孔实验。研究了板厚、孔径、冲切速度、双边间隙和凸模圆角半径对最大冲裁力和断面质量的影响,并借助数字图像技术对断面形貌进行处理,定量分析了冲孔断面特征区。结果表明,最大冲裁力与板厚和孔径均呈线性关系,冲切速度和双边间隙的增大均会使最大冲裁力略微下降,凸模圆角半径的增大会使最大冲裁力略微增大。凸模圆角半径对断面质量的影响最大,随着凸模圆角半径的增大,光亮带显著增大,撕裂带和毛刺减小,有利于提高断面质量;其次是双边间隙,双边间隙的增大使得光亮带略有减小,撕裂带增大;板厚、孔径和冲切速度对断面质量的影响较小,随着板厚和孔径的增大,断面的各特征区分布逐渐趋于稳定,冲切速度主要影响毛刺的稳定性。     

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。     

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。     

热冲压工艺参数对22MnB5马氏体钢汽车B柱性能影响的有限元模拟

通过有限元仿真软件Autoform分析了热冲压过程中工艺参数的变化对22MnB5马氏体钢B柱起皱、回弹、减薄、马氏体量以及强度的影响。结果表明:22MnB5马氏体钢B柱热冲压最优化工艺参数为加热温度930 ℃,冷却速率80 ℃/s。该工艺参数下,热冲压过程各处均完成马氏体转变,硬度分布均匀,材料减薄率较低,热冲压成形效果好,尺寸精度高,冲压件强度均大于1400 MPa。     

基于Dynaform的SUV汽车B柱热冲压成形仿真分析与工艺研究

研究了采用B1500HS钢制成的某款SUV汽车B柱加强板的热冲压变形过程,利用中心差分法得到热冲压硼钢变形时单元体的温度公式,通过有限元模拟软件Dynaform建立B柱热-力-相耦合模型,研究B柱典型U形截面受力情况和温度场分布,同时分析B柱厚度、减薄率、屈服应力、硬度变化情况。有限元分析表明,B柱热冲压变形时,凸模圆角区和直壁区受到较大的拉应力及厚压应变的作用,易发生减薄。进行了B柱热冲压成形试验,结果表明,热冲压B柱的微观组织均为板条状马氏体,维氏硬度达到457 HV以上,屈服强度达到1200 MPa以上,满足热冲压零件淬火强化性能要求,验证了热冲压数值模拟的可靠性。     

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。     

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。     

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%。     

超高强度钢板热冲压成形CAE技术的研究现状与发展趋势

随着人们环保意识的逐渐加强和对汽车安全性能要求的日益提高,各大汽车公司纷纷将汽车的低油耗、低排放和安全性放在首位.超高强度钢板热冲压成形技术是减轻车身重量、提高汽车抗冲击和防撞性能的重要途径,目前已经成为世界汽车制造行业的热门技术.本文对超高强度钢板料热冲压成形CAE分析技术的研究现状进行了全面的总结,并指出了存在的问...     

模具间隙对高强度钢热冲压过程的影响

利用DEFORM软件,建立了不等模具间隙下高强度钢板热冲压的有限元模型,研究了模具间隙对22Mn B5钢板热冲压成形中温度场以及马氏体转变的影响规律。数值模拟结果表明:模具间隙是影响板料温度变化的主要因素,板料的最大温差随着模具间隙先增大后减小;模具间隙为0.95t~1.00t时,板料各部位的马氏体分布均匀,转变率高。在此基础上,进行了热冲压试验,测试了板料侧壁位置点和底部圆角位置点的温度变化,并观察了板料成形后的微观组织,通过试验结果与数值模拟结果一致性对比,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性。     

高强钢盒形件热冲压成形组织预测

根据热冲压成形的工艺特点,分析热冲压成形过程中的组织转变过程,并选择了热冲压成形的组织转变模型。利用ABAQUS后处理二次开发,预测高强钢热冲压盒形件中马氏体的体积分数。通过热冲压试验和数值模拟,研究了压边力对热冲压盒形件微观组织的影响规律,并由热冲压盒形件的金相分析进行验证,试验结果与模拟结果基本吻合,证明所选模型对预测热冲压成形件的组织可行,而且有效。     

高强度钢板在汽车冲压生产中的应用

对汽车冲压生产中高强度钢板的应用进行了阐述。介绍了高强度钢板的性能,分析了因回弹、侧壁翘曲、扭曲和棱形翘曲原因而产生的高强度钢板产品尺寸精度问题,提出了通过产品设计、冲压工艺和模具结构设计以及模具调试来控制高强度钢板尺寸精度。介绍了高强度钢板模具材料的选用以及热成形技术。     

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。     

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.     

Tribological characteristics of high strength steel sheets under hot stamping conditions

Nowadays, the hot stamping of high strength steel sheets is currently utilized to produce automotive components characterized by a high strength-to-weight ratio and an increased resistance to impact. In order to avoid scaling and decarburization during the heating stage, the metal sheets are coated with a specially developed Al-Si coating that have proved a relevant influence also on the tribological behaviour of the metal sheets during the forming stages. The paper presents a fundamental study about the sheet coating characteristics in terms of morphology, surface roughness and tribological behaviour as a function of the process parameters typical of industrial hot stamping processes. The presented results show that the blank heating promotes the iron diffusion into the Al-Si coating giving form to an Al-Fe-Si ternary alloy whose characteristics depend on the thermal cycle parameters; moreover, it is proved that the tribological characteristics of the metal blank surface in terms of friction coefficient depend on the blank temperature and contact pressure.