先進高強度鋼板沖壓成形破裂實驗研究與表征分析.pdf

1、先進高強度鋼板在汽車工業(yè)中的使用量越來越大,沖壓成形工藝是汽車生產中非常重要的零件成形方法,其優(yōu)越性不可替代。為滿足汽車輕量化要求,鋼板厚度不斷減薄,為不削弱汽車性能,鋼板強度必須增加。隨著鋼板強度級別的不斷升高,沖壓成形中的破裂問題變得越來越明顯,所以有必要對先進高強度鋼板在沖壓成形過程中的破裂問題進行深入研究。
　　本課題基于國家自然科學基金項目(基金編號:51105246)開展了一系列實驗研究,通過對高強度雙相鋼板(DP59

2、0,DP780,DP980)和馬氏體鋼板(MS1180, MS1300)進行單向拉伸實驗、沖孔實驗、擴孔實驗、脹形實驗,然后對各工藝下破裂試樣的斷口形貌進行觀察,分析了先進高強度鋼板成形過程中產生破裂的類型及特征,定性及定量比較了不同材料在相同工藝條件下、同種材料在不同工藝條件下的斷口形貌差異,以期進一步了解沖壓成形破裂的機理與規(guī)律,主要研究成果如下:
　　(1)探索了基于DigitalMicrograph軟件的韌窩定量分析方法,

3、并利用此方法定量分析了不同強度鋼板在單向拉伸、沖孔、擴孔、脹形工藝中破裂的斷口形貌特征。
　　(2)在單向拉伸試驗中,DP590、DP780的斷裂類型為韌窩型韌性斷裂, DP980,MS1180和MS1300以韌性斷裂為主,局部有解理斷裂特征。隨著鋼板強度級別的升高,延伸率降低,塑性應變比降低,平均韌窩直徑減小,韌窩密度先增大后減小。平均韌窩直徑與抗拉強度間符合冪函數(shù)關系:d=10502.32σ1.21。不同拉伸方向試樣的斷口形貌

4、沒有本質區(qū)別,45°方向的韌窩分布比0°、90°方向更均勻。
　　(3)研究了3種沖壓成形工藝下破裂的斷口形貌特征。沖孔工藝中,光亮帶比例與抗拉強度間符合冪函數(shù)關系:f=239.9σ0.36;DP鋼隨著強度級別的升高,斷裂帶越來越平整;MS1180和MS1300的斷裂帶由非常細小的拉裂韌窩組成, MS1180平均韌窩直徑大約1.6μm,MS1300平均韌窩直徑大約1.2μm。擴孔工藝中,隨著鋼板強度級別的升高,擴孔率降低;DP59

5、0、DP780、DP980、MS1180、MS1300五種高強度鋼板的斷裂類型均為韌窩型韌性斷裂,隨著鋼板強度級別的升高,平均韌窩直徑減小,韌窩密度先增大后減小。脹形工藝中,DP780和DP980的斷裂類型也屬于韌窩型韌性斷裂,DP780的韌窩比DP980更大更深。
　　(4)總結了不同成形工藝下的宏觀破裂類型和應力狀態(tài),結果表明,單向拉伸破裂類型為中間貫穿破裂,破裂時刻處于三向拉應力狀態(tài);沖孔為厚向貫穿破裂,破裂時刻受剪切應力;