超高強度鋼汽車B柱熱沖壓成形規(guī)律與組織性能研究.pdf

1、汽車輕量化是當(dāng)前世界各國為緩解環(huán)境污染、資源短缺問題而共同提出的一大舉措，超高強度汽車零件熱沖壓技術(shù)是實現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑之一。然而，目前國內(nèi)有關(guān)超高強度鋼汽車零件熱沖壓的基礎(chǔ)理論、有限元建模和試驗研究還不成熟，熱沖壓規(guī)律和機理認(rèn)識不夠深刻，這限制了熱沖壓硼鋼板在汽車特別是自主品牌汽車中的應(yīng)用。因此，開展硼鋼板熱沖壓理論與試驗研究，具有十分重要的理論價值和實際意義。本文建立了B1500HS硼鋼板的熱拉伸本構(gòu)方程和熱成形極限方程，揭示

2、了材料熱變形過程中組織性能變化規(guī)律，優(yōu)化了汽車 B柱熱沖壓工藝，仿真分析了模具冷卻系統(tǒng)冷卻效果，研究結(jié)果能為熱沖壓生產(chǎn)實踐提供一定的參考依據(jù)。
　　（1）測量了 B1500HS硼鋼板在不同溫度、不同應(yīng)變速率下的真實應(yīng)力-真實應(yīng)變曲線，建立了其本構(gòu)模型，該模型能夠準(zhǔn)確地表征材料的熱力學(xué)行為。分析了熱拉伸試樣斷口形貌，研究發(fā)現(xiàn)，高溫下拉伸斷口皆呈韌窩斷裂，且變形溫度為600℃時韌窩最明顯，隨著變形溫度的升高，斷口韌窩逐漸減少；當(dāng)變形溫

3、度為750℃時，材料塑性最好。通過對斷裂區(qū)微觀組織觀察，發(fā)現(xiàn)將試樣以30℃/s的冷卻速度降溫到800℃以下并進行等溫拉伸試驗，試樣斷裂區(qū)微觀組織并不是完全的馬氏體相。
　?。?）測得了B1500HS硼鋼板820℃的熱成形極限曲線，通過擬合試驗數(shù)據(jù)獲得了成形極限預(yù)測方程。通過 Hill-Swift失穩(wěn)判據(jù)和 S-R尖點理論推導(dǎo)了B1500HS硼鋼板的熱成形極限方程，對比發(fā)現(xiàn)，Hill-Swift失穩(wěn)判據(jù)和S-R尖點理論的計算結(jié)果均在

4、FLD左側(cè)更接近試驗值。Hill-Swift失穩(wěn)判據(jù)的計算結(jié)果在FLD右側(cè)略低于試驗值，而S-R尖點理論的計算結(jié)果在FLD右側(cè)與試驗值差距很大。通過 EBSD試驗分析了原始坯料與脹形件近破裂區(qū)的晶體尺寸與織構(gòu)。研究表明，利用大塑性變形下的動態(tài)再結(jié)晶可以細(xì)化鐵素體晶粒，溫度越高，晶粒細(xì)化越明顯。在750℃下脹形的試樣γ-纖維織構(gòu)密度水平最高，說明在750℃時B1500HS硼鋼板塑性最好。
　?。?）針對汽車B柱，建立了熱-力-相變耦

5、合熱沖壓模型，研究了B柱成形性、減薄率以及相變等。結(jié)果表明，B柱加強筋與封閉的盒形位置處較難成形，容易產(chǎn)生開裂、起皺和馬氏體轉(zhuǎn)變不充分等缺點。通過分析沖壓速度、保壓力、保壓時間及模具間隙四種工藝參數(shù)對 B柱成形性、減薄率以及最低馬氏體含量的影響規(guī)律，確定了汽車B柱熱沖壓技術(shù)合理的工藝參數(shù)。
　?。?）建立了汽車B柱熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)仿真模型，研究了冷卻水流速、保壓力、保壓時間、模具初始溫度對模具與 B柱溫度場分布的影響規(guī)律。分析了