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。     

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。     

先进高强度钢在汽车轻量化中的应用分析

对先进高强度钢在汽车轻量化中的应用进行了分析,详细介绍了目前应用在汽车车身上的先进高强度钢钢种:双相钢(DP)、复相钢(CP)、相变诱发塑性钢(TRIP)、马氏体钢(MART)、热冲压硼钢板(Boron Steel)等.在介绍了先进的高强度钢的定义、范围、性能特点的基础上,简述了高强度钢板在材料成形后的弹性恢复引起的形状不良和尺寸精度不良等问题.简述了国内外在先进高强度钢板上的研究方向,即在进一步提高强度、降低车重的同时,综合考虑安全、成形等因素,通过更多的新的强化机制来提高强韧性.先进的高强度钢在汽车减重、节能、提高安全性、降低排放等方面展现出了广阔的前景,采用高强度钢实现汽车的轻量化已成为现代工业汽车发展的重要方向.     

高强度钢板复杂零件的冲压压边圈拓扑优化

在分析冲压模具结构的基础上,提出了冲压模具结构拓扑优化方法,建立了以减重为目标的高强度钢板压边圈优化设计方法,并以DP590轿车侧向高强度双向钢底板拉深压边圈为例加以验证.结果表明:与按准则的设计相比,采用拓扑优化设计的压边圈可以减重50%,且其结构的关键位移及最大应力均未受到影响.     

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。     

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．     

高强度弯曲零件回弹模拟分析

以一汽车高强度弯曲零件为研究对象,应用Dynaform软件对弯曲零件的冲压成形过程进行数值模拟,分析常温与热冲压成形后零件的回弹情况,研究热冲压成形过程中板料初始温度、冲压成形速度对零件回弹的影响规律.结果表明:在常温条件下零件成形无缺陷,但最大回弹量较大,为1.48 mm,零件尺寸精密度得不到保证;采用热成形方法后,零件回弹得到较大改善,板料预热温度对零件回弹影响复杂,随冲压成形速度的增加,回弹量减小.     

汽车钢板冲压性能的内耗谱表征

测量了未出现上下屈服点的常规汽车钢板和出现冲压变形滑移带、“橘皮”等不均匀变形钢板在室温至350°C的内耗,并对钢板阻尼峰的本质和力学谱特征进行分析.结果表明,冲压性能不同的钢板内耗谱明显不同.常规钢板的内耗曲线上出现了3个较小的内耗峰;出现冲压变形滑移带的钢板中呈现出2个较高的内耗峰;而出现“橘皮”的钢板中则呈现出4~5个很小的内耗峰.     

国产轿车用冷轧钢板冲压级别评定

讨论了ＧＢ５２１３－８５在钢板冲压级别评定指标方面的问题,并对钢板的基本成形性和模拟成形的相关性进行了分析,在轿车冲压件成形分类的基础上,提出了新的冲压级别评定方法。     

高强度钢板热塑性行为及在车身轻量化中的应用

为深入研究板材热塑性变形机理以及促进热成形工艺在汽车结构件生产制造中的应用,采用理论、试验与仿真相结合的方式,基于高强度钢板热-力-相变耦合本构关系,结合弹塑性非线性大变形分析建立了热塑性成形动力显式有限元列式,开发了高强度钢板热成形数值仿真有限元分析软件,对一款U型试件的热成形过程进行数值模拟,模拟结果与试验一致,且通过拉伸试验获得了成形后零件的力学性能,屈服极限在1 100 MPa以上,强度极限可达1 500 MPa以上. 并通过数值仿真对比一款热成形前保险杠与原始冷成形保险杠的碰撞过程,得出保险杠采用热成形件可减重36.5%,比吸能比原始模型增加16.0%.     

高强度双相DP780钢板冲压成形的变摩擦系数模型及其应用

在边界润滑条件下,对高强度双相DP780钢板进行了销-盘式摩擦试验,研究了在不同界面载荷条件下DP780钢板与DC53模具材料之间的摩擦系数,建立了基于不同载荷的变摩擦系数模型,并对DP780钢U形件的成形过程进行数值模拟和实际冲压试验,比较了恒定摩擦系数模型和变摩擦系数模型条件下回弹量的预测结果与测量值的误差.结果表明:DP780钢板与模具材料的摩擦系数随着界面载荷的增大而减小;采用变摩擦系数模型可以有效提高冲压成形中回弹量的预测精度.     

冷轧热处理双相钢的开发与应用

研制成功了冷轧—罩式炉退火、540MPa级双相钢板卷的新钢种SX55。本钢板具有高强度、低屈服、无屈服延伸、高加工硬化值等一系列有利于冲压成型的优点,适用于汽车工业较复杂成型工艺的要求。合格率达100％。由于强度提高而使零、部件的减重可达7％～17％。在汽车工业推广应用将获得很大节材、节油社会经济效益,是顶替进口钢材、实现汽车材料     

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.     

轿车横梁的冲压残余应力分析

轿车后桥横梁采用钢板冲压成型,并在两端冲有凹坑。针对轿车后桥横梁在0.8～1.0万km可靠性强化试验后的开裂情况,采用盲孔法对冲压有不同深度凹坑的两种横梁中的残余应力进行了测试,并对残余应力的分布与变化情况进行了分析和比较。结果表明,冲压会在横梁中产生较大的残余应力,具有较深凹坑的横梁的冲压工艺优于具有较浅凹坑的横梁的冲压工艺。     

浅析冲压热成形在汽车模具中技术及应用

文章对热冲压成形技术的概念、原理以及优点进行了相应的阐述,并指出热冲压成形技术在汽车车身中的具体应用.     

超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺设计及优化

安装在车门内的防撞梁是提高轿车侧碰撞安全性的关键部件,国外高安全性轿车都采用超高强度钢板制造防撞梁,但超高强度钢板成形困难,普遍采用成本高的加热成形方法。笔者介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某高级进口型轿车超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺过程进行模拟仿真,并优化成形工艺,主要研究了温度对超高强度板内部组织变化起的作用。通过模拟和实际对比研究工艺补充面对零件成形及回弹的影响,并设置凸顶得到了优化的工艺型面,为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。     

含硼低合金高强度钢焊接热影响区冲击韧度

利用Gleeble热模拟机对含硼低合金高强度钢板进行不同焊接工艺下的热模拟实验,研究了焊接热影响区(HAZ)的过热区显微组织、韧度及其变化规律.结果表明:钢板过热区冲击韧度随冷却时间t8/3的增大而显著降低;当t8/3小于67s时,过热区冲击韧度较高,相应过热区组织为板条马氏体或板条马氏体+贝氏体,晶粒较细小.800MPa级低碳贝氏体钢板焊接工艺实验结果表明,焊接热输入量为0.96～2.11kJ.mm-1、焊道间温度为150～200℃和焊后热处理,焊接接头焊缝金属和焊接热影响区的冲击韧度保持较高水平,说明钢板对焊接工艺有较强的适应性.     

高强度U肋加劲钢板残余应力测试及模拟分析

为研究Q420级高强度U肋加劲钢板纵向焊接残余应力分布特点及影响因素,利用切割法对U肋加劲钢板进行了纵向残余应力测试,通过三维实体热弹塑性有限元模型和单元生死技术模拟了焊缝填充和焊接过程,比较分析了高强度钢和普通强度钢的残余应力分布特点,探讨了母板厚度及U肋的厚度、间距、宽度、高度对加劲板焊接残余应力的影响.研究结果表明,U肋两侧的焊接先后顺序并不影响加劲板的残余应力分布;非焊接区域残余压应力峰值和分布特点与板件材料的屈服强度基本不相关;板件厚度、U肋顶宽和U肋高度是影响高强度U肋加劲钢板焊接残余应力的主要因素.     

超高强度热成形钢电阻点焊的数值模拟

摘要：
利用SORPAS软件对超高强度热成形钢板建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型.通过数值模拟，定量揭示了热成形钢点焊过程中温度场、熔核直径等过程量的变化规律.对比模拟计算与实测结果表明，该模型是可行的，可为超高强度热成形钢的电阻点焊提供指导. 关键词：
超高强度热成形钢； 电阻点焊； 数值模拟； 熔核直径； 温度场 中图分类号： TG 453.9
文献标志码： A     

基于侧面碰撞的热成型钢应用分析

高强度钢的热成型技术可以解决传统成型钢板在汽车车身制造中遇到的诸多问题,而且使车身更加安全环保节能.以某型轿车为例,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车侧面碰撞模型,车门防撞梁模型,B柱加强板碰撞仿真模型,将传统成型钢板和热成型钢板进行仿真对比分析.结果表明,采用2.0 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通型防撞梁,B柱加强板厚度由1.5 mm降为1.2 mm,整车车身侧面碰撞安全性能大幅提高,新设计车门内凹420.33 mm,比原始设计的426.74 mm显著减小.