車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件用超高強(qiáng)度鋼雙熱成形關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、汽車A柱加強(qiáng)件是白車身零部件的重要組成部分，直接關(guān)系著駕駛員及乘車人員的安全，故要保證該零部件具有高的強(qiáng)度、剛度和耐撞性能。在汽車零部件要求綠色制造、輕量化和安全性的背景下，用厚度較薄的超高強(qiáng)度鋼制造車身零部件是實(shí)現(xiàn)車身輕量化的有效途徑之一。文中針對(duì)復(fù)雜車身結(jié)構(gòu)件 A柱加強(qiáng)件采用單熱成形難度大、容易出現(xiàn)起皺、拉裂等問(wèn)題，提出了一種新型的熱成形技術(shù)—雙熱成形，即第一次加熱后通過(guò)熱成形獲得預(yù)成形件，然后將預(yù)成形件第二次放入加熱爐加熱，再將加

2、熱的預(yù)成形件放置模具上進(jìn)行保壓淬火，最終熱沖壓件滿足形狀尺寸要求且強(qiáng)度達(dá)到1400MPa以上。本文從熱成形工藝參數(shù)對(duì)超高強(qiáng)度鋼性能影響及其工藝參數(shù)的優(yōu)化、超高強(qiáng)鋼 BR1500HS高溫力學(xué)性能及熱力耦合本構(gòu)方程、熱成形過(guò)程的數(shù)值模擬及缺陷診斷、熱成形模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)及共軛傳熱數(shù)值模擬分析、超高強(qiáng)度鋼板熱成形試驗(yàn)研究等方面對(duì)熱成形關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究。主要展開(kāi)了以下幾個(gè)方面的研究：
　?、贌岢尚卧砑肮に噮?shù)控制
　　

3、分析了熱成形原理及工藝參數(shù)控制，基于車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件采用單熱成形，成形件成形性能差容易破裂，提出了雙熱成形工藝。
　　②工藝參數(shù)對(duì)超高強(qiáng)度鋼BR1500HS性能影響規(guī)律及優(yōu)化
　　以超高強(qiáng)度鋼 BR1500HS為材料，對(duì)車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件雙熱成形工藝中的相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)大量的物理實(shí)驗(yàn)，獲得了淬火介質(zhì)、奧氏體化溫度、成形溫度、應(yīng)變速率、保溫時(shí)間、冷卻速率等關(guān)鍵熱沖壓工藝參數(shù)對(duì)超高強(qiáng)度鋼BR1500HS微觀組織、斷口形貌、

4、硬度、抗拉強(qiáng)度及馬氏體相變點(diǎn)等方面的影響規(guī)律。基于響應(yīng)曲面法對(duì)雙熱成形工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并確定最優(yōu)值用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。
　　③超高強(qiáng)度鋼BR1500HS的高溫力學(xué)性能及本構(gòu)模型構(gòu)建
　　通過(guò)高溫拉伸試驗(yàn)，研究了超高強(qiáng)度鋼 BR1500HS在高溫下的力學(xué)性能，分析了不同應(yīng)變、應(yīng)變速率及溫度對(duì)材料應(yīng)力-應(yīng)變的影響規(guī)律?；诟邷乩煸囼?yàn)的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，構(gòu)建超強(qiáng)度鋼 BR1500HS在高溫成形階段和保壓淬火階段的熱力耦合本構(gòu)模型。

5、
　?、茈p熱成形過(guò)程數(shù)值模擬。
　　1）基于材料高溫本構(gòu)模型，通過(guò)有限元分析研究了成形件在高溫成形狀態(tài)下車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布、熱預(yù)成形力及熱預(yù)成形行程，選擇了能滿足生產(chǎn)工藝的熱成形參數(shù)。通過(guò)數(shù)值模擬軟件對(duì)車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件在雙熱成形中出現(xiàn)的破裂缺陷形成原因進(jìn)行了研究，提出將沖壓件端部改為開(kāi)式不壓邊的方法，通過(guò)數(shù)值模擬及生產(chǎn)試驗(yàn)，解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)件雙熱成形中出現(xiàn)的破裂缺陷問(wèn)題。
　　2）對(duì)鑲塊式模具的冷卻管路參數(shù)

6、進(jìn)行計(jì)算和回路設(shè)計(jì)，基于鑲塊式熱成形模具冷卻系統(tǒng)，對(duì)汽車成形件重點(diǎn)部位的保壓淬火階段進(jìn)行了共軛傳熱數(shù)值模擬，研究了該階段模具和成形件溫度場(chǎng)的變化規(guī)律及通過(guò)控制溫度使成形件淬火后相變均勻化。
　?、莩邚?qiáng)度鋼板BR1500HS雙熱成形試驗(yàn)研究
　　采用雙熱成形技術(shù)對(duì)車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)試制，并測(cè)量了熱成形件重要位置的厚度及不同水流速度下溫度，檢測(cè)了成形件重要部位的微觀組織、抗拉強(qiáng)度和硬度。通過(guò)協(xié)調(diào)工藝參數(shù)和加載控制策略，解決