浅谈钢板热冲压新技术

钢板热冲压是一种将先进高强度钢板加热到奥氏体温度后快速冲压,在保压阶段通过模具实现淬火并达到所需冷却速度,从而得到组织为马氏体,强度在1500MPa左右的超高强度零件的新型成形技术。文章对钢板热冲压新技术的关键装备、核心技术作了系统介绍,并指出了其使用现状和前景。     

深冲薄钢板冲压级别评定方法及标准

从材料对路供应与高效合理使用的结合下，对现行国产深冲薄钢板产品冲压级别评定方法及标准进行了分析讨论，指出了现行冲压级别评定方法及标准中存在的问题，探讨了发展和完善评定方法及标准的途径，并对制订新的评定方法和标准提出了建议和意见。     

高强度钢板热成形性预测研究进展

高强度钢板热冲压成形是实现车身轻量化、保证安全性的重要途径,近年来得到汽车和钢铁工业的广泛关注与应用。由于高温工况的引入,高强度钢板的力学行为表现出明显的应变率和温度相关性,为准确评价板料的热成形性带来了挑战。概述了热冲压技术的工艺特点,从热成形极限实验和理论预测两方面展开讨论,介绍了国内外学者的相关研究工作,分析了应变成形极限方法存在的不足,引出了基于损伤力学理论的板材成形性评价方法,分别介绍了连续介质损伤和细观损伤理论在板材成形性方面的若干研究,以及材料损伤参数的识别方法。结合热冲压技术的工艺特点,指出热冲压高强度钢的损伤研究应采用实验、理论及数值仿真相结合的方式,并充分考虑温度、加载速率以及应力状态对损伤演化的影响。本研究可为完善损伤理论在金属板材热冲压中的应用提供借鉴。     

基于压边力设计的高强度钢板成形方法

在板料成形时，高强度钢板比普通钢板更易产生破裂、起皱以及尺寸和形状精度不良的倾向．变压边力是改善其成形性能的有效途径．通过基于数值模拟的正交试验优化设计分析方法，对不等深盒零件冲压成形过程的压边力分布进行优化，给出了可以有效改善高强度钢板成形性能的设计参数，改善了高强度钢板局部成形不足的缺陷，使零件变形更均匀，减小零件的回弹，提高了零件的总体质量．分析结果和试验结果进行对比，两者是一致的．     

高强度钢保险杠成形工艺及回弹控制的数值模拟优化

采用高强度钢板制造的保险杠能大大提高乘员安全性,但高强度钢板成形非常困难,国内可供参考的成功案例非常有限,如果采用国外热成形技术又会显著增加成本且效率低。只能在现有水平下采用先进的数值模拟技术与调整冲压工艺相结合才能解决该问题。介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某轿车高强度钢保险杠冷冲压成形过程进行模拟,发现回弹和破裂是其主要缺陷。通过研究工艺补充面对零件冲压成形以及回弹的影响,并总结出规律,然后对工艺补充部分进行调整,并设置凸顶得到了优化的工艺型面,最终一举取得成功,为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。     

压边圈应力传递规律及其对冲压成形的影响

利用弹性实体单元有限元模型研究了压边圈厚度对压边应力传递的影响规律,并与实验结果进行了对比分析.在此基础上,分析了不同厚度及结构的压边圈对钢板成形性能的影响规律.结果表明,使用弹性实体单元模型可以准确预测压边圈应力传递,从而提高冲压成形数值模拟精度;相对于平板结构的压边圈,锥台结构压边圈更有利于变压边力的实现,并改善钢板成形性能.     

基于破裂失效准则的变压边力理论及其工程应用

基于变压边力成形是提高铝合金、高强度钢板等难成形材料成形性能的有效方式之一,构建了圆杯件最优压边力理论模型.将冲压过程中的拉伸载荷表达为工艺参数和材料参数的方程,应用与拉伸载荷有关的破裂准则求解出压边力,从而得出随不同行程变化的最优压边力曲线.模型考虑了材料各向异性、不同冲压深度下板料在凹模圆角处的弯曲角,确保预测的准确性.最后,采用多点液压变压边力压机对得出的最优压边力曲线进行验证.结果表明,该最优压边力曲线可有效提高铝合金的冲压深度.     

卡车用BIF340和St14钢板冲压成形的数值模拟分析

针对汽车典型冲压件单曲度扁壳,建立其冲压模型,应用Dynaform的数值模拟技术对高强度钢板BIF340的成形性能进行了研究。结果表明,用高强度钢BIF340代替St14成形汽车冲压件,通过反复优化工艺参数,高强度钢表现出了良好的成形性,并且所成形零件的厚度分布均匀性得到改善。同时还可知用高强度钢BIF340代替St14成形汽车冲压件,压边力需要变小,冲压速度变小,零件厚度变薄。     

电磁复合冲压技术在汽车制造中的应用

本文介绍了电磁复合冲压成形基本原理,阐述了电磁复合冲压成形在汽车制造领域中的应用以及线圈结构对成形性能的影响,探讨了电磁复合冲压成形技术的发展趋势。     

薄板微冲压成形失稳分析与实验研究

针对薄板微冲压成形过程中产生的尺度效应现象,以塑性应变梯度理论的本构方程为基础,推导出基于应变梯度的集中性失稳准则,并对薄板微冲压成形过程进行分析,得到冲压成形深度与极限应变值的关系,以及材料发生极限应变时的极限成形深度.同时,设计了相应的微冲压成形实验.结果表明,材料在微冲压成形过程中的成形极限小于宏观成形过程的成形极限,新的失稳准则能够更为准确地预测薄板微冲压成形过程中的成形极限.     

Numerical simulation of hot stamping of side impact beam

Ls-DYNA software is adopted to conduct research of numerical simulation on hot stamping of side impact beam to calculate the temperature field distribution,stress field distribution,forming limit diagram(FLD) figure,etc.in the course of hot stamping so as to predict and analyze the formability of parts.ProCAST software is employed to conduct research of numerical simulation on solid quenching course concerning hot stamping to calculate temperature field distribution of tools and component of multiple stamping cycles.The results obtained from numerical simulation can provide significant reference value to hot stamping part design,formability predication and tools cooling system design.     

汽车覆盖件冲压成形性能分析与工艺优化

基于CAE技术和试验方法分析了车用侧墙板冲压成形过程中的成形性,并在此基础上结合正交试验法研究了不同工艺参数对该侧墙板成形性能的影响.结果表明:侧墙板零件局部区域处于平面应变状态,并且存在较严重的局部减薄,这两者使侧墙板零件局部区域接近破裂状态;其中压边力对侧墙板零件减薄率的影响最为显著.通过正交试验法进行了工艺参数优化,使零件的最大减薄率明显降低,平面应变状态也得到改善,且试验与有限元分析结果相吻合.     

汽车内板用冷热冲压薄板成形性对比

因生产工艺不同,薄板坯连铸连轧所生产的0.8～3.o mm的热轧产品与待统冲压用冷轧产品存在着一定的差异.从材料的化学成分、力学性能、扩孔性能等方面与冷轧冲压薄板进行对比研究.研究结果表明,两种材料化学成分相近,热轧SPHE薄板因屈服强度过高,r值过小,致使成形性低于冷轧产品.与汽车用冲压材料要求对比结果表明,SPHE板满足汽车用板冲压要求,可在汽车内板采用热轧材料进行“以热代冷”冲压生产.     

拼焊板技术在汽车覆盖件中的应用

拼焊板成形汽车覆盖件具有安全、节能、减重等优点而符合国内外汽车工业发展的方向.对拼焊板的焊接方法、材料应用、冲压成形性能分析、拼焊板成形极限图的建立方法和有限元分析焊缝建模方式进行了综述.针对我国汽车工业拼焊发展现状,提出了当前需要解决的主要问题.     

基于PID闭环控制的变压边力优化设计

基于压边力成形窗口的定义和分析,提出了一种新的控制目标,并以此建立了可控压边力的比例、积分、微分(PID)反馈控制模型.采用此模型对冲压成形进行反馈数值模拟,从而得出每块分块压边板随冲压行程的最优压边力曲线,在变压边力压机上的实验验证表明:使用该压边力优化设计方法所得到的最优压边力可成功冲压出阶梯盒零件,避免在恒压边力下的起皱和破裂两种缺陷.该优化方法可以同时考虑冲压行程和压边板位置进行压边力优化,因而具有更好的鲁棒性.     

Failure analysis of AZ31 magnesium alloy sheets based on the extended GTN damage model

Based on the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) model and Hill’s quadratic anisotropic yield criterion, a combined experimental-numerical study on fracture initiation in the process of thermal stamping of Mg alloy AZ31 sheets was carried out. The aim is to predict the formability of thermal stamping of the Mg alloy sheets at different temperatures. The presented theoretical framework was implemented into a VUMAT subroutine for ABAQUS/EXPLICIT. Internal damage evolution due to void growth and coalescence developed at different temperatures in the Mg alloy sheets was observed by scanning electron microscopy (SEM). Moreover, the thermal effects on the void growth, coalescence, and fracture behavior of the Mg alloy sheets were analyzed by the extended GTN model and forming limit diagrams (FLD). Parameters employed in the GTN model were determined from tensile tests and numerical iterative computation. The distribution of major and minor principal strains in the specimens was determined from the numerical results. Therefore, the corresponding forming limit diagrams at different stress levels and temperatures were drawn. The comparison between the predicted forming limits and the experimental data shows a good agreement.     

基于灰色系统理论的冲压成形稳健设计

利用灰色系统理论,以目标序列之间的关联度作为目标函数,从而将多目标优化转化为单目标优化问题.在冲压成形的稳健设计中,通常需要满足多个目标,如不拉裂、不起皱、变形充分等质量要求.通过实验设计,利用FEA软件获得冲压成形中各个目标对应的响应值.对目标序列的灰色关联度进行方差分析,得到目标函数的最优解,从而获得最佳参数.研究表明,将灰色理论应用到冲压成形稳健设计中,取得了满意的结果,该方法在多目标稳健设计中有很大的适用性.