高强度钢板热冲压成形国内外研究现状
时间:2017-03-12 09:03 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 汽车用高强度钢板现状由于人们对汽车安全性和轻量化要求的提高，高强度钢板、超高强度钢板成为汽车业主要用户之一。近年来，强度在980MPa以上的高清度钢板在汽车上应用日益增多，如汽车重要的结构零件A、B柱以及防撞梁等。据统计，高强度钢板在汽车板用材料上比例上升至40%以上，在日本也达到了36％左右。在福特风之星多用途车中，全车身零件165个，而采用高强度钢板材料所制成的零件有近100个之多，所占比列高达60%以上，该车也因此而成为美国第一辆五星级碰撞防护车。在国内，一些汽车生产商也在逐渐开始研发应用高强度钢板，以改善其安全性和提高市场竞争力，如长安汽车公司、奇瑞汽车公司等[40]。6455 早在上世纪90年代，由国际钢铁协会的35家主要钢铁公司开展了超轻钢制车身（Ultra Light Steel Auto Body）ULSAB项目[8]。其中主要包括超轻车身( ULSAB) 、超轻覆盖件( ULSAC) 、超轻悬挂件( ULSAS) 和在此基础上的超轻概念车项目( ULSAB-AVC)[9]。此项目自1994年开始，其内容是通过采用高强度钢，应用液压成形等手段使汽车的质量减轻，并于2004年取得成功，有效减轻车重25%，并且提高抗扭和抗弯曲强度分别为80%和52%。 汽车行业的轻量化呼吁钢铁行业为适应汽车制造业的需要而研发制造料厚更薄、冲压成形性能更优越、零件成形后强度更高的板材，由此推动了热冲压成形用高强度、超高强度钢板的开发和研究。如Arcelor公司几年前研制成功的超高强度的淬火硼钢22MnB5、30MnB5，宝钢研发成功的B1500HS以及专门为制造汽车零件而生产用的USIBOR 1500。这些材料目前都被广泛用于汽车覆盖件热成形的生产中，尤其是在中高端车的结构零件上，几乎所有的重要结构件和安全件都采用高强度、超高强度钢板热冲压成形所制成[40]。 高强度钢板热冲压成形工艺现状 高强度钢板热冲压成形，即是将某种钢板加热使之完全均匀奥氏体化，保温一定时间，随后将红热的板料送入具有冷却的系统的模具内冲压成形，同时被具有快速冷却系统的模具冷却淬火，保压时间一定后，钢组织发生转变，从而得到高强度钢。钢板在高温条件下，由于高温软化机制，其塑性和延展性会大大增加，屈服强度、变形抗力会大大降低，然后再利用模具冲压成形，这样就降低了对压力机吨位的要求。在模具内成形后通过模具将零件淬火，从而得到强度高、形状尺寸精度好的高强度、超高强度钢材的零件。 由于消费者对汽车安全性的要求越来越高，使得超高强度钢板的热冲压技术在汽车工业中越来越受到重视[40]。近年来，世界各大钢铁生产厂商以及汽生产商逐渐展开了对高强度、超高强度钢板热冲压技术的研究与探索。 瑞典律勒欧理工大学在2002年采用Gleeble1500热模拟试验机对超高强度热冲压钢板22MnB5进行了高温压缩试验和热膨胀的测量获得了材料的力学性能和热力学性能数据，进行了连续冷却过程中圆柱压缩的数值模拟。分析了热冲压过程中的成形力，板料厚度分布，硬度分布等[10]。 德国纽伦堡大学亦在进行德国研究基金DFG项目-淬火钢板的热冲压成形原理研究。2005年进行了热冲压成形的基础研究，通过试验确定了22MnB5的奥氏体化温度和保温时间。2006年采用Gleeble1500热模拟试验机，对板料进行等温拉伸以获得热冲压工艺的时间温度参数所决定的22MnB5的流动性能获得了奥氏体状态下材料轧制方向 温度和应变速率对流动性能的影响[10]。 美国的B.Shapiro针对2008年国际板料成形数值模拟会议的Benchmark BM03标准考题，使用LS-DYNA对22MnB5钢进行车身B柱的热成形数值仿真分析，提供了热成形数值仿真中的关键技术参数，包括材料模型的选用、热力机械性能参数、一定应变速率下应力应变曲线等。并且分别选用MAT-106与MAT-244材料模型进行研究，最后还提供了详细的仿真过程和计算结果分析[3]。 (责任编辑：qin) |