車用高強(qiáng)鋼熱成形過程熱—力—相變實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的需求，滿足汽車用結(jié)構(gòu)件重量輕、強(qiáng)度高、成本低等要求，達(dá)到既節(jié)能環(huán)保又安全可靠的目的，高強(qiáng)度鋼板的熱成形技術(shù)結(jié)合熱鍛造和冷沖壓的工藝優(yōu)勢，已經(jīng)在汽車零部件制造中得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在現(xiàn)有的熱成形生產(chǎn)中，板料在高溫下快速成形并伴隨非等溫淬火相變來獲得高強(qiáng)度的沖壓零件，在整個(gè)過程中容易出現(xiàn)起皺、破裂等質(zhì)量缺陷，致使熱沖壓過程中產(chǎn)品的強(qiáng)韌性和制造的成形性相互制約。因此，通過研究熱成形熱-力-相變耦合過程，結(jié)合沖壓彈塑

2、性大變形力學(xué)理論，探究熱成形沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化成為了改善熱成形產(chǎn)品成形性和力學(xué)性能的關(guān)鍵。
　　本文根據(jù)熱成形工藝特征，圍繞高強(qiáng)度熱成形鋼板22MnB5合金的機(jī)械性能及相變過程中熱成形相關(guān)的工藝參數(shù)展開了研究:①基于深沖盒試驗(yàn)對熱沖壓技術(shù)冷卻工藝進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，在熱成形轉(zhuǎn)運(yùn)過程中增加相應(yīng)的快速急冷環(huán)節(jié)，使完全奧氏體化后的板料在沖壓淬火前降低至最優(yōu)沖壓溫度，并對比分析了不同冷卻方式下急冷工藝對熱成形試件成形性和力學(xué)性能的影響情況;②基

3、于高強(qiáng)度鋼板22MnB5在不同溫度下的應(yīng)力情況，分析了板料不同應(yīng)力加載方式對相變的影響;③基于DYNAFORM對某車型B柱熱成形零件進(jìn)行了應(yīng)力分布仿真，在B柱實(shí)際沖壓實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從馬氏體相變理論出發(fā)，對應(yīng)力因素導(dǎo)致的成形后熱沖壓B柱零件力學(xué)性能、成形性能差異的原因進(jìn)行了分析研究。
　　研究結(jié)果表明:
　　1)基于快速急冷法的熱成形工藝，可有效改善成形過程中鋼件起皺、破裂等缺陷，并且通過優(yōu)化急冷工藝及最佳開始沖壓溫度的設(shè)定，

4、板料的成形性得以提高，同時(shí)兼顧了對高強(qiáng)度鋼板熱成形零件各處力學(xué)性能的改善;
　　2)不同加載方式影響馬氏體相變進(jìn)程:拉應(yīng)力對馬氏體相變有促進(jìn)作用，且當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到一定水平時(shí)，馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度Ms提升效果明顯;而隨著壓應(yīng)力的增大，當(dāng)其變形量達(dá)到一定程度后，馬氏體相變將會(huì)受到抑制，而隨著開始成形溫度的降低，壓應(yīng)力對馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度Ms的抑制作用減弱;
　　3)板料各處的外應(yīng)力分布差異對成形后零件的力學(xué)特性和成形性影響較大，根據(jù)

5、優(yōu)化工藝與傳統(tǒng)工藝的對比分析可以看出，采用傳統(tǒng)工藝成形時(shí)，板料容易產(chǎn)生沖壓破裂缺陷的原因:一方面，由于高溫下沖壓成形，板料沒有達(dá)到最佳的硬化指數(shù)，金屬變形流動(dòng)不均勻，大變形區(qū)域材料沒有得到及時(shí)補(bǔ)償而發(fā)生破裂;另一方面，由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，板料成形過程中不同部位所受的應(yīng)力等影響因素不同，造成同一零件不同區(qū)域發(fā)生馬氏體相變的時(shí)間和程度差異，產(chǎn)生沖壓缺陷;
　　4)板料不同部位由于應(yīng)力分布不均，導(dǎo)致相變不均勻:拉應(yīng)力較大壓應(yīng)力較小的分布區(qū)