超高强钢板U形件热成形数值模拟及实验研究

以Pamstamp有限元软件中22MnB5高强钢板的力学及热物理性能数据库为基础,建立了U形件的热冲压成形有限元分析模型,进行了热冲压成形及淬火全部过程的数值模拟分析,根据模拟结果,采用相同的工艺参数对该U形件热冲压成形过程进行了物理实验验证,结果表明:板料在900℃加热炉内加热保温5 min可达到理想的奥氏体状态,在板料加热过程中通氮气将氧气含量控制在10%以内的防氧化措施可明显降低氧化程度,提高工件表面质量,满足该工件的技术要求.     

高强钢板热冲压成形热力耦合数值模拟

为研究高强钢板的热冲压成形性,采用ABAQUS软件对高温下22MnB5高强钢板沟槽形件冲压成形进行了数值模拟研究.建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型和热成形下的材料模型,通过对沟槽形件热成形进行数值模拟,考察了压边力、模具间隙和凹模圆角半径等工艺参数对热成形时温度分布和回弹的影响,给出了热成形中产生回弹的机理,确定了合适的工艺参数,通过热成形试验验证了数值结果的可靠性.     

Nb合金化对22MnB5热成形高强钢点焊性能的影响

22MnB5热成形高强钢的Nb合金化可细化晶粒、提高强韧性,但Nb合金化对其电阻点焊性能的影响尚需进一步探明。本工作设计、制备了22MnB5、22MnB5Nb热成形钢的点焊试样及等效热处理试样,并对试样组织性能进行了测试。研究发现,对于点焊试样,Nb的添加细化了焊点区域的晶粒,拉伸峰值载荷有所降低(降幅在7%以内),焊点硬度范围缩窄,但未改变失效模式以及焊点各区域材料组织类型;对于等效热处理试样,Nb的添加同样细化了晶粒且未改变焊点区域的组织类型,但对试样硬度和抗拉强度的影响很小,断后伸长率普遍有所降低。     

22 MnB5 钢板热冲压工艺数值模拟及试验

目的研究热冲压过程中板料的温度变化及相变情况。方法采用Abaqus软件建立了热力耦合模型,对U形件热冲压成形及冷却淬火过程进行了数值模拟,分析了板料及模具的温度分布变化,并研究了板料不同区域的冷却速率,最后进行了热冲压试验。结果研究结果表明,板料经冷却淬火后,温度分布均匀,且冷却速率均大于临界冷却速率,板料可以发生完全马氏体相变。结论板料的底部冷却速率最快,淬火后为分布均匀的、细小的马氏体组织,最终通过热冲压试验验证了模拟结果的准确性。     

电流辅助高强钢板热成形工艺数值模拟研究

目的探究电流辅助高强钢板热成形工艺中坯料自阻加热的加热机理,揭示电一热一力三场耦合条件下金属板材的塑形变形规律,为工艺方案及工艺参数的制定提供理论依据。方法利用FEM软件对电流辅助高强钢板的热成形过程进行了数值模拟研究。结果获得了通电加热时坯料的温度场,并通过热一力耦合分析,得到了板材热成形时的应力及应变的分布规律。结论采用该加热方式可极大地提高加热速率,经过几十秒的加热即在变形坯料上获得了较均匀的温度场,满足板材热成形要求。应力、应变分析表明,加热时产生的压应力缓解了坯料变形时的应力集中,有助于板料塑性成形。     

车身用22MnB5超高强热成形钢的热变形行为及热加工图

为确定22MnB5硼钢的热成形工艺,采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热模拟拉伸实验,变形温度为773～1 223 K,应变速率为0.01～10 s^-1。结果表明：22MnB5硼钢具有较强的正应变速率敏感性,其峰值应力随变形温度的升高而减小;除773 K/0.01 s^-1外,硼钢的流变应力随应变的增大逐渐增大,当达到峰值后趋于稳定;采用Arrhenius双曲正弦函数模型建立了硼钢的力学本构方程,确定了峰值应力下的热变形激活能Q为26.54～53.77 kJ/mol,其值随应变速率的增加先增大后减小,随变形温度的升高先减小后增大;基于动态材料模型构建了峰值应力下的硼钢热加工图,其热成形显微组织与变形温度和应变速率密切相关。基于此,确定了硼钢的热加工工艺：成形温度988～1 058 K、应变速率0.01～0.1 s^-1;成形温度1 143～1 223 K、应变速率0.01～0.02 s^-1。     

筒形件毛坯热冲压成形过程数值模拟

针对某厚壁深孔筒形件,借助三维有限元模拟软件Deform-3D,对其成形的压型、冲盂和拔伸等3个工步进行模拟,分析得到各工步变形特点。结果表明,压型即将结束时载荷急剧升高,坯料底部转角处和凸台未完全充满,未充满部位在冲盂工步即将结束时得以充满;冲盂时凸模端部以下一部分锥形金属由于受摩擦作用不参与变形,随凸模刚性下移;拔...     

超声冲击改善高强钢焊接接头残余应力的数值模拟分析

通过将数值模拟技术应用于超声冲击工艺的研究,合理处理超声冲击加载方式和接触条件,建立了超声冲击工艺有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明,10Ni5CrMoV钢焊趾部位存在高达660MPa的残余拉应力,超声冲击技术能够改善其残余应力分布,在焊趾部位形成超过400MPa的残余压应力。     

奥氏体化时间对22MnB5热压成形钢组织和性能的影响

目前就奥氏体化时间对热成形钢组织结构和力学性能的研究较少。采用万能材料试验机和金相显微镜研究了900℃下奥氏体化时间对22Mn B5热压成形钢组织结构和力学性能的影响,得出了22Mn B5热压成形钢的性能随奥氏体化时间的变化规律。结果表明:22Mn B5钢在900℃下奥氏体化5 min,得到的热成形钢具有板条状马氏体,且马氏体的硬度最高,试样的强度较高,塑性较好。     

汽车用先进高强钢的应用现状和发展方向

阐述了先进高强钢板汽车零部件在减重、安全方面的优势,介绍了先进高强钢在汽车工业的应用现状,简单阐述了先进高强钢的成形工艺——热冲压成形工艺研究,指出了先进高强钢热冲压成形过程中遇到的主要问题,探讨了先进高强钢未来的发展趋势。     

车用高强钢厚板模内淬火组织演变研究

目的 揭示高强钢厚板在热冲压模内淬火过程中的马氏体组织演变特征和规律。方法 建立了6 mm厚硼钢板热冲压模内淬火过程马氏体相变有限元预测模型,分析了马氏体分布情况及演变特征,阐明了保压力等关键淬火参数对组织演变的影响规律。结果 沿板面方向,马氏体从角部开始转化,逐渐由边缘向内部扩展,呈现出“边缘高、中部低”的分布特征。沿板厚方向,马氏体呈现出“表层高、心部低”的分布特征;随淬火过程的进行,这种厚向梯度分布特征逐渐弱化。与薄板相比,厚板的马氏体相变启动和结束时刻均较晚,且马氏体转化率明显较低,马氏体沿厚向分布的不均匀性也更明显。随保压力的增大,马氏体转化结束时刻前移,马氏体转化率增大且沿厚向分布更均匀,抗拉强度增大,延伸率减小;当保压力超过40 MPa时,上述影响逐渐减弱。结论 与薄板相比,厚板组织沿板面和板厚方向均呈现更明显的梯度分布特征。保压力对厚板组织演变和力学性能有较大影响,但这种影响随保压力的增大而逐渐减弱。     

超高强度硼钢板热弯曲数值模拟

为研究热自由弯曲和热接触弯曲方法的淬火效果和成形精度,应用ABAQUS软件,对超高强度硼钢板U形件的热弯曲过程进行了数值模拟研究.研究表明:热接触弯曲改善了热弯曲零件底部的淬火效果,且热接触弯曲可获得比热自由弯曲更好的成形精度;不同压边力下热接触弯曲回弹均随着压边力的增加而逐渐减小;数值模拟结果与实验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.     

超高强钢热冲压工艺信息化管理系统搭建研究

目的 解决超高强钢热冲压工艺参数多且参数调整范围大,造成热冲压工艺设计难度大的问题。方法 以微软SQL Server数据库和ASP.Net Core为平台,通过Visual Studio C#集成开发环境进行B/S（浏览器/服务器）架构程序开发。结果 实现了集成普通板、补丁板、拼焊板、软硬分区板、不等厚板、其他板共6类板材,15种零件类型,以及相关的零件信息、产品要求、制造工艺、材料属性、供应商、产线、设备等7类数据信息的超高强钢热冲压工艺信息化管理系统软件。结论 该系统实现了超高强钢热冲压工艺数据录入与存储,多种数据信息相互关联、按需检索与联合查询以及用户管理和维护功能,为国内超高强钢热冲压工艺技术研究与产品开发提供系统架构参考。     

热成形淬火对QP1180/22MnB5激光拼焊板组织与性能的影响

目的 对QP1180和22MnB5激光拼焊板进行热成形试验,以解决超高强钢板材焊后的软化问题。方法 选择QP1180和22MnB5异种高强钢作为母材进行激光自熔焊,对焊后的激光拼焊板进行热成形试验,通过体式显微镜、扫描电子显微镜、液压拉伸试验机和维氏硬度计等手段,分析热成形前后激光拼焊板微观组织和力学性能的变化。结果 与焊态拉伸试样相比,热成形试样抗拉强度提高了135%,断后伸长率降低了55%,拉伸试样都在22MnB5母材处断裂,均为塑性断裂。在热成形后,对焊接接头进行组织分析,发现QP1180母材区马氏体含量增加,22MnB5母材区和临界热影响区组织由珠光体和铁素体转变为马氏体,焊接接头热影响区各亚区的组织均转变为大小不同的板条马氏体。硬度测试结果表明,焊态试样焊接接头的QP1180临界区存在软化现象,硬度值最低为335HV,22MnB5侧硬度值由母材处向焊缝升高,母材硬度最低为170HV;而在热成形后,QP1180临界区软化现象消失,硬度值趋于平缓,22MnB5母材处硬度比焊态试样硬度高了2倍。结论 与焊态试样相比,经热成形后激光拼焊板的焊后软化问题得到了解决。     

汽车后座椅横梁冲压成形过程的数值模拟

采用数值模拟方法,对某型高强钢汽车后座椅横梁的成形过程进行研究,讨论压边力和拉深筋的变化对该零件成形性能的影响。模拟结果表明,采用合适的压边力和较低的拉深筋阻力系数,可有效提高高强钢的成形性能,获得合格的零件。针对模拟结果中零件出现的缺陷,提出了初步的工艺改进方案。     

对接试板焊接残余应力实测与数值模拟

使用压痕法对两副对接试板进行了表面焊接残余应力测试,并通过焊接有限元仿真获得了对接试板焊接残余应力分布规律,对比分析了表面残余应力实测和数值模拟结果。分析结果表明,焊接残余应力数值仿真结果和压痕法实测结果趋势一致,数值相差不大,残余拉应力峰值实测为599 MPa,仿真结果为597 MPa,表明数值模拟方法可预测焊接残余应力;焊缝及热影响区最大纵向残余应力属于拉应力,而最大横向残余应力为压应力,横向残余应力峰值低于纵向残余应力峰值;等效应力(Mises应力)峰值792 MPa,高于试板材料在常温下的初始屈服强度,表明该材料具有明显的加工硬化现象。