采用风冷预处理的高强钢板变强度热成形工艺

高强钢变强度热成形工艺可使同一零件不同区域具有不同的强度与塑性韧性,在保证碰撞完整性的基础上,提高零件区域延展性以实现碰撞吸能,防止碰撞侵入的目的。提出了一种基于定制区域风冷预处理的变强度热成形工艺。搭建了介质为干燥压缩空气的定制区域冷却平台,研究了射流压力0.3~0.7 MPa下,板料分区冷却的温度分布及变化规律;验证了新工艺实现高强钢的变强度热成形的可行性。研究结果表明,分区冷却过程中,随着射流压力的提高,钢板冷却速度逐渐加快,但横向测流及板料内部热传导使得过渡区宽度增加,而负压回风结构的设计则有效降低了横向测流的影响,在损失一定冷却能力的基础上降低过渡区宽度。当射流压力为0.3 MPa,添加回风结构时,当风冷区域温度降低至410 ℃(Ms点以上),硬区温度缓冷至750 ℃(Ar₃以上),经800 ℃回火及淬火后,软区得到低强度高塑性的铁素体及片状珠光体组织,硬区得到高强度低塑性的板条马氏体组织。采用新型的变强度热成形工艺及相应的定制区域冷却平台能够实现高强钢板变强度分布。     

新型模具制取变强度制件及其力学性能研究

设计出利用感应加热方式形成变强度制件的热冲压新型分区模具,进行了热-流-固耦合场的理论分析,建立了热-力耦合有限元模型,得到了板料在热冲压过程中温度和维氏硬度的分布。仿真结果表明,当模具感应加热端温度升至400℃时,加热端的冷却速度为13.6℃·s~(-1),冷却速度决定了板料不同温区的微观组织和维氏硬度。利用该模具进行了热冲压实验,对不同温区的微观组织和维氏硬度进行检测。结果表明:该模具可冲压不同高温区(低强度)形状的制件。制件高温区已经基本转化为贝氏体组织,过渡区转化为马氏体、贝氏体和铁素体多相混合组织,低温区转化为板条状马氏体组织。设计出的新型分区模具可以获得变强度制件,为成形复杂变强度零件和工艺参数的优化提供了依据。     

基于热力耦合的汽车前纵梁延伸件模拟分析

以板料成形非线性有限元分析软件eta/DYNAFORM为平台,建立了汽车前纵梁延伸件的热冲压模型。采用热力耦合的数值分析方法对前纵梁延伸件的热冲压过程进行数值模拟,得到了热冲压过程板料的温度分布图、板料厚度分布图和主应变分布图。通过对板料厚度、主应变以及板料某截面上点温度变化的分析,为获得超高强度零件的热冲压工艺设计提供了重要依据。     

变强度热冲压件数值仿真及其组织性能预测

基于Merklein流变应力模型、Kirkaldy相变动力学模型和Koistinen方程,建立了热-力-相耦合有限元模型,得到了硼钢22Mn B5在热冲压过程中温度、组织和维氏硬度的分布规律。仿真结果表明:当模具感应加热端温度升至400℃时,加热端板料的冷却速度为13.6℃·s~(-1),低于马氏体形成冷却速度27℃·s~(-1)。根据感应加热方式研制出变强度冲压件的热冲压新型分区模具,并进行了热冲压试验。结果表明:该新型模具升温速度快,升温至400℃只需5 s,同一模具可冲压不同加热区形状的零件。冲压件加热区为贝氏体组织,硬度为260 HV;过渡区为马氏体、贝氏体和铁素体多相混合组织,硬度为340 HV;低温区为板条状马氏体组织,硬度为491 HV。研制出的新型热冲压模具可以获得变强度热冲压件,满足汽车B柱类零件变强度的要求。     

高强钢热冲压成形变强度工艺研究

通过冷热分块模具实现了高强钢板热冲压成形变强度工艺,研究了模具温度和冷却速率等工艺参数对于零件力学性能和组织转变的影响规律。结果表明,模具为室温时,零件为完全的马氏体组织;当模具温度为500℃保压120s时,零件为完全的贝氏体组织,零件的强度随模具的温度升高而降低,伸长率则随模具温度升高而升高;通过使用冷热分块模具热冲压的变强度U-形件,维氏硬度由冷却区向加热区梯度逐渐减小,过渡区域长度约为68 mm。这些表明通过冷热分块模具实现变强度热冲压成形零件是可行的。     

成形和淬火工艺对高强度热成形零件硬度-强度的影响

通过热成形高温平板分区冷却系列试验,以淬火前后热成形材料力学性能为评价指标,结合正交试验分析方法研究了热成形工艺条件下保压时间、压强和板料厚度对热成形零件硬度强度的影响规律。采用统计学"3σ法则"对优化工艺下热成形零件力学性能进行分析,建立了基于柔性指数模型的热成形钢板强度硬度非线性回归方程和热成形钢板强度-硬度等级评估区间图。并基于优化条件下的U型热冲压实验验证了该模型的正确性。结果表明:建立的性能评价标准可为热成形零件的力学性能预测和在线质量检测控制提供重要指导依据。     

后防撞梁外板的超高强钢热成形工艺

针对汽车后防撞梁外板,采用数值模拟与零件试制相结合的方法,验证超高强钢热成形工艺的合理性和有效性。首先制定超高强钢的热成形工艺路线,据此采用有限元软件进行数值模拟,进行后防撞梁外板有限元模型的设计及优化,使得模拟结果满足成形要求。然后进行零件试制,试制成功后进行尺寸型面检测和拉伸试验检测,确保试制零件的尺寸精度、抗拉强度和屈服强度满足要求。数值模拟和零件试制结果显示：模拟的零件最大减薄率为12.9%,最大起皱为9.6%,符合主机厂通用要求;试制零件检测偏差值满足公差要求,零件的抗拉强度实测值均超过1450 MPa,屈服强度实测值均超过950 MPa,达到零件的性能要求。依据热成形工艺和模拟方案进行零件加工,能够获得优质产品,为汽车超高强钢零件的批量化生产提供了设计参考。     

基于热-力-相变耦合的轻量化B柱热冲压成形全过程仿真

为深入研究超高强度钢板热冲压成形工艺,采用热-力\相变耦合分析方法,建立B柱热冲压模型,进行成形工艺全过程仿真.分析加热、送料、冲压成形、淬火冷却等工艺环节中板坯的热力学及相变行为,给出了板料温度、厚度、组织等变化的分布规律,为热冲压模具设计及工艺参数优化提供理论依据.提出通过合理控制冷却速率,获得多相组织混合产物,满足强度和塑性相结合的需求,改善热成形零件的综合力学性能.模拟结果与实验较吻合,表明所建立的热-力-相变耦合模型是可靠的.     

后地板纵梁前段拉深数值模拟及工艺参数优化

以汽车后地板纵梁前段为研究对象,基于Dynaform软件对其进行拉深数值模拟,根据模拟结果进行成形性分析,找出冲压成形板料产生缺陷的原因,结果表明,通过优化压边力和拉深筋的方法能显著改善板料的成形性,缩短零件开发周期,降低了制造成本。     

汽车B柱高强度钢热冲压工艺

采用数值模拟与试验相结合的方法,研究了汽车B柱22Mn B5高强度钢热冲压成形工艺。根据对B柱零件结构的分析,设计模具型面,并合理添加压料板。建立B柱热冲压有限元模型,设置板料加热温度、模具温度、压料板的压力、冲压速度、淬火保压压力等工艺参数,确定工艺参数方案。对B柱热冲压进行全过程数值模拟,得到了热冲压件的厚度、微观组织、硬度等性能分布情况,并与试验结果进行对比。热冲压件性能检测结果表明:零件的厚度分布较均匀,最大减薄率小于25%,平均硬度达到470 HV以上,平均抗拉强度达到1400 MPa以上,显微组织为均匀板条状马氏体。成形后的B柱各项性能均满足热冲压技术规范要求,表明了该B柱热冲压成形工艺的可靠性。     

超高强钢补丁板的热冲压成形工艺

超高强钢补丁板(Ultra High Strength Steel Patchworks,UHSSP)热冲压成形工艺是一种将两种不同形状尺寸的热冲压钢板(USIBOR1500P等)进行焊接,整体加热至930~950℃并保温,之后在模具内完成冲压成形及淬火工序的复杂热冲压成形技术。针对UHSSP热冲压工艺中存在的焊点虚焊、镀层挤出、焊点拉裂等技术难点,采用数值模拟和零件试制等方法,进行了零件结构设计、成形工艺分析和产品质量检测等方面的研究。结果表明,补丁板边界不能设置在主体零件圆角处,补丁板边界与主体零件边界不能完全平齐;优化了焊接电流、焊接时间和冷却时间等点焊参数;确定了热冲压零件的质量检测方法。采用优化后的热冲压成形工艺,成功试制出B柱加强板和顶盖弧形里板等零件,并已实现批量生产,产品尺寸精度及产品一致性均符合装车要求。     

BR1500HS板料热冲压成形工艺参数影响分析与试验研究

利用有限元数值模拟软件Dynaform分析了热冲压成形工艺中冲压速度、压边力、模具初始温度、摩擦因子等因素对BR1500HS板料加强件回弹、起皱、破裂等成形质量的影响规律。选取冲压速度50 mm/s、压边力25 kN、摩擦因子0.4进行了生产试验。试制产品成形良好,各部位的回弹量均在2 mm内;强度在1380～1620 MPa,硬度在410～490 HV,满足零件要求。     

基于Dynaform汽车前纵梁延伸件的数值模拟及优化

针对汽车汽车前纵梁延伸件,以板料成形非线性有限元分析软件eta/DYNAFORM为平台,对其冲压成形过程进行数值模拟,得到了成形工艺未优化前的成形极限图.根据模拟结果对拉延型面以及拉延筋进行改进、优化,最终消除成形过程中的缺陷.将优化结果用于指导实际生产,得到了符合质量要求的拉延零件.     

基于数值模拟技术的轿车零件成形工艺优化设计

采用有限元数值模拟技术,对轿车结构零件的拉延成形过程进行了模拟分析.对影响拉延成形质量的工艺参数进行了优化,着重优化了板料的形状和零件形面.通过对FLD图和成形结果的分析,得到了板料的形状和零件形面.最终将优化后的模拟结果与实际生产出来的拉延件结果进行了对比.验证了数值模拟的有效性.     

汽车地板零件拉延工艺参数优化及实验验证

以某汽车地板零件为研究对象,对其进行工法设计,然后借助板料成形有限元软件Auto Form建立该零件的拉延成形过程的有限元模型。通过初步的数值模拟,该零件容易出现局部拉裂缺陷,通过分析选择板料的尺寸和压边力作为优化变量,借助Sigma模块优化汽车地板零件的拉延成形工艺参数,确定最优的工艺参数值。结果表明,优化后的板料X向尺寸、板料Y向尺寸、压边力分别为1 320 mm、982 mm和6.75×10~5N。试模验证得到的零件无缺陷,和数值模拟结果一致。     

汽车前纵梁内板拉延成形数值模拟及工艺参数优化

针对板料冲压过程变形复杂,易出现起皱、拉裂等缺陷,以某型汽车前纵梁内板为研究对象,采用有限元软件DYNAFORM对零件拉延工艺进行了数值模拟仿真。针对零件成形特点,设计了合理拉延形面,并分析拉延筋、压边力及入模圆角的变化对该零件成形效果的影响。通过零件成形极限图优化拉延筋、压边力及入模圆角,最终获得适合该零件的成形工艺参数。试模结果表明,采用优化后的参数可有效改善材料流动状况,消除起皱、拉裂等缺陷,提高成形质量。     

高强钢变强度热冲压成形模具及实验研究

随着超高强钢热冲压成形技术在汽车工程中的推广应用,除了提高汽车结构件强度外,人们从不同角度产生了对零件变强度成形中热成形技术应用的关注,即在一次热冲压过程中,使得同一零件在不同部位具有不同的力学性能。从变强度热成形的基本原理入手,选择通过改变模具温度的方式来实现不同冷却路径的方法作为研究对象,探究模具温度、保压力(接触压强)对冷却路径的影响。以平板件为实验对象,设计了符合实验要求的平模实验模具;针对模具温度、保压力设计了相应的实验方案。结果表明,初始模具温度、保压力对冷却速率具有显著的影响,随着初始模具温度的升高以及保压力的降低,板料冷却速率发生明显的下降。     

板材数控热渐进成形工艺研究进展

对热渐进成形加热方法及成形工艺研究进行了总结。加热方法有热传导、电阻加热、辐射加热、摩擦加热、激光加热等,根据板料的温度分布可以将加热方法分为整体加热和局部加热。加热过程中,整体加热可以得到均匀的板料温度。局部加热非加热区域处于相对低温可保持较好刚性以提高整体零件精度。随温度的提高和层间距的减小,板料成形极限和零件几何精度提高;成形工具直径在不同加热方法中对成形极限影响程度不同;随着进给速度增加,成形极限先降低后升高;降低进给速度有利于提高几何精度;零件几何形状和成形方法对几何精度有很大影响。用于热渐进成形的润滑方式包括单一粉末润滑剂、混合润滑剂、板料表面处理+润滑粉末等,其中板料表面处理+润滑粉末可以起到持续润滑作用,效果良好。模拟仿真中的难点可以通过等效加热源的方法解决,使仿真与真实的热效果相同。     

梯度化加热调控微观组织实现变强度热冲压工艺

开发了一种变强度热冲压工艺,可以对零件进行微观组织和力学性能调控。利用感应线圈对坯料进行梯度化加热,使局部区域奥氏体化,进而调控淬火后各区域的微观组织,从而获得变强度零件。实验以退火态及冷轧态的热冲压钢来研究该工艺,软化区组织均为珠光体+铁素体,退火态和冷轧态钢板的抗拉强度及伸长率分别为490 MPa和32%、940.4 MPa和4.2%;高强度区均为马氏体组织,退火态和冷轧态钢板的抗拉强度及伸长率分别为1532 MPa和9.1%、1485.1 MPa和8.4%;过渡区的硬度从高强区向软化区逐渐下降,性能基本平稳过渡。结果表明,对于两种不同供货态钢,该工艺均可通过微观组织调控的方法,实现零件的变强度分布。     

2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管零件的双层板液压拉深成形工艺北大核心CSCD

为解决某国产飞机上某2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管零件在传统落压以及蒙拉中容易产生的破裂、起皱、表面质量差等问题,采用液压拉深工艺,综合考虑尾椎上壁板半管零件的马鞍形脊线在成形过程中导致的局部失稳现象,借助双层板辅助成形的思想,解决了零件尾部流料问题。利用有限元软件建立了有限元模型,对2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管蒙皮件的双层板液压拉深工艺进行了数值模拟。通过模拟分析,结合双层板液压拉深成形过程中对辅助板料的要求,确定了辅助板料的屈服强度的范围;根据材料变形能力和零件结构形状,优化了充液加载时的最大液室压强。模拟得出的最优结果为:辅助板料的屈服强度应在174 MPa以上,最大液室压强为15 MPa。最后对模拟结果进行了实验验证,试制出了合格的马鞍形尾椎上壁板半管零件,为此零件的成形提供了一套符合工业生产要求的工艺方法,对此类形状零件的成形具有很大的借鉴作用。