超高强QP980钢冲压成形性能

目的研究宝钢新一代先进高强钢QP980与第一代先进高强钢DP980的冲压成形性能。方法采用单向拉伸、光学应变分析和帽型拉弯成形等试验方法,分析两种超高强钢在加工硬化、成形极限、拉弯成形侧壁减薄和回弹等性能特性。结果 QP980的伸长率达到21.6%,与DP980钢相比有更高的强塑积,在变形过程中能够维持较高的瞬时n值,进而提高了材料的成形极限。帽型拉弯试验中,在不同的流入距离条件下,QP980钢的侧壁减薄率均低于DP980钢。在不同压边力条件下,QP980(厚度1.0 mm)材料的回弹量大于DP980(厚度1.2 mm)材料。结论 QP980在梁型件成形过程中具有优良的抗减薄特性,采用QP980钢进行冲压成形时应考虑比同级别DP980钢更大的回弹补偿量,或者采用更大变形量的工艺设计。     

QP和DP钢面内成形性能与边部成形性能对比研究

目的 以宝钢生产的QP980、QP1180、DP980、DP1180 4种典型超高强钢材料为研究对象,进行QP、DP钢种材料面内与边部成形特性对比分析。方法 采用单向拉伸设备以及成形试验机,并结合DIC分析技术,对4种材料的力学性能、面内成形性及边部成形性进行试验研究。结果 与DP钢相比,同等强度级别QP钢的均匀延伸率及加工硬化系数均明显更高。在面内成形应变状态下,同等强度级别QP钢极限成形深度均明显大于DP钢的,但主、次应变大小差异不大。在边部成形应变状态下,同等强度级别QP、DP钢极限成形深度以及主、次应变大小均差异不大。QP、DP钢面内成形最大主应变均明显大于边部成形最大主应变。结论 与同强度级别DP钢相比,QP钢具有更高的均匀延伸率及加工硬化系数。QP钢材料的加工硬化系数高,材料内部协同变形能力强,面内成形性能明显优于DP钢材料的,但两者的边部成形性能差异不大;QP、DP钢材料能承受更大的面内主应变,受边部加工硬化及毛刺的影响,冲裁后,边部应变明显降低,在QP、DP超高强钢零件设计制造过程中,应尽可能避免边部发生较大的变形。     

980 MPa先进高强钢材料在门槛加强梁上的辊压应用

目的为获得980 MPa级别不同先进高强钢材料在辊压零件上应用时的差异,研究典型980 MPa先进高强钢的辊压成形特性。方法采用调研和统计方法获得门槛辊压用材的主流强度与钢种,基于三点弯曲的实验方法,获得了980 MPa先进高强钢材料在指定角度和弯曲半径下的回弹特性,针对典型的门槛加强梁零件,采用CAE方法评估材料应用的可行性。结果门槛零件980 MPa级别所采用的主要先进刚强钢钢种为双相钢(DP)和马氏体钢(MS),在相对弯曲半径比R/t=2.5的情况下,980DP回弹角度最小,980QP次之,980MS最大;早期模具回弹补偿设计时对于90°圆角可给予11°~14°的回弹过弯角度;成形过程中有可能出现边波缺陷,需优化辊压成形变形过程。结论 980 MPa先进高强钢材料在应用于辊压零件时,应在设计阶段充分考虑材料回弹特性,同时变形过程应合理,避免产生边波等质量缺陷。     

超高强钢 QP980 液压成形 B 柱仿真及试验研究

目的研究超高强钢QP980液压成形汽车B柱的可成形性。方法基于Autoform有限元模拟软件,仿真对比了宝钢第三代超高强钢QP980及当前广泛应用的DP980超高强钢液压成形B柱的可成形性,通过试验试制了QP980液压成形B柱,并与仿真结果进行对比。结果在相同工艺条件下,QP980具有较高安全裕度,DP980具有开裂风险,采用2种材料模拟壁厚减薄率及回弹趋势一致,DP980壁厚减薄率大于QP980,QP980回弹大于DP980;QP980液压成形B柱模拟及试验对比显示,壁厚减薄率和回弹变化趋势一致,试验壁厚减薄率大于模拟,样件实际回弹小于模拟,QP980液压成形B柱实测最大壁厚减薄率7.6%,一端施加约束,另一端回弹约6 mm。结论超高强钢QP980液压成形B柱成形性良好,满足零件性能要求。     

低合金超高强度钢HC950LA典型零件应用及回弹控制

目的以低合金超高强度钢HC950LA为对象,研究其在汽车座椅滑轨零件上的典型应用及回弹控制。方法通过V弯试验分析HC950LA在不同弯曲角度下的最小弯曲半径,根据试验结果优化滑轨零件折弯圆角设计,使HC950LA满足滑轨零件的成形性要求,并通过试制滑轨零件,在成形过程中研究回弹控制进行方法。结果 HC950LA沿着垂直于轧制方向的折弯性能较好,成形模具半径可以小至1 mm,满足滑轨零件成形需求。使用HC950LA试制座椅滑轨零件,通过优化产品折弯圆角设计、模具型面调整及改变零件弯曲时的应力分布状态对零件进行回弹控制,零件回弹控制效果明显。结论低合金超高强度钢HC950LA冲压座椅滑轨零件成形性良好,满足零件精度、性能要求。     

先进高强度双相钢弯扭复合回弹评价与试验研究

目的 针对先进高强度双相钢冲压成形后回弹量大且多种回弹形式相互作用的问题,提出弯曲–扭曲复合回弹试验评价指标与测试方法,研究双相钢强度级别和试验条件对弯扭回弹的影响规律。方法 建立板料回弹前后的几何关系,提出弯扭复合回弹评价指标,通过改变三点弯曲试验上压杆的偏转角度,开展弯扭复合回弹试验。结果 基于合理的几何关系假设提出的评价指标适用于弯扭复合回弹试验结果分析。当上压杆偏转角度为0°时,强度越高,板料弯曲回弹越明显,回弹后横截面顶点距离和2条对角线长度变化越小;随着上压杆偏转角度的增加,当上压杆偏转0°～15°时,不同强度的3种试件（DP600、DP780、DP980）的横截面顶点距离和2条对角线长度增大,其中DP600试件的横截面顶点距离变化最小;当上压杆偏转15°～45°时,3种试件共同表现出横截面顶点距离减小、一条对角线长度减小、另一条对角线长度增加,其中DP980试件的对角线长度之差最小。结论 试验数据与分析结果表明,调整三点弯曲试验中上压杆的偏转角度可以诱发不同的扭曲回弹量,进而有效控制弯曲回弹与扭曲回弹的复合程度。分别利用板料横截面顶点距离变化及2条对角线长度变化评价弯曲回...     

三种强度级别的双相钢成形性能研究

对三种不同强度级别、不同厚度的双相钢进行了系统的成形性试验,综合分析了双向钢的力学性能、杯突性能、冷弯性能、成形极限。研究表明:双向钢的延伸率A及加工硬化指数n值随强度级别上升而下降;杯突试验结果表明,杯突的高度随双相钢强度级别上升而下降,随材料厚度升高而升高;双相钢冷弯性能随材料强度级别上升而下降;双轴应变下的胀形试验表明双向钢具有良好的成形性;基于软钢的FLD0(是指成形极限曲线FLC与纵坐标e1的交点的纵坐标值,它是FLD(成形极限图)上的重要的特征点)经验公式并不能直接套用在双向钢上。     

先进高强度钢板弯曲类回弹特性的试验研究

随着先进高强钢板在汽车及航天航空领域的广泛应用,回弹导致的成形精度问题日益突出.为了获取先进高强钢的弯曲回弹特性,通过采用U形件回弹模型,针对600MPa级别的3种典型高强钢(DP钢、TRIP钢、HSLA钢)进行了回弹试验研究.实验结果表明:在相同变形条件下,TRIP钢弯曲回弹最大,DP钢次之,HSLA的弯曲回弹最小;不同工艺条件、不同材料性能参数对弯曲回弹呈单调的影响规律,而润滑条件对弯曲回弹的影响趋势并未出现一致性规律.     

450~780 MPa系列双相钢扩孔性能实验

目的避免双相钢在成形过程中经常出现的翻边或扩孔开裂的问题,提高生产效率。方法以几种强度级别为450~780 MPa的双相钢为实验对象,测试材料的单向拉伸和扩孔性能,并从微观组织上分析影响双相钢强度和扩孔性能的因素。结果 450~780 MPa强度级别双相钢的屈服强度随铁素体晶粒尺寸的减小而增加,抗拉强度随马氏体体积分数的增加呈近似线性增加。双相钢的扩孔性能随着材料强度的提高呈下降的趋势。DP500与DP450和DP600相比,抗拉强度(579 MPa)居中,伸长率最高,但由于其马氏体形态和分布的差异,其扩孔性能反而最低。结论双相钢的扩孔性能会受到马氏体的含量、尺寸、形态和分布的影响,与材料强度和伸长率没有必然的关系,当马氏体呈颗粒状均匀分布时,具有更好的扩孔性能。     

QP980高强钢制造的汽车地板纵梁拉延件的回弹分析

目的研究采用超高强钢QP980牌号的典型汽车梁类件在使用拉延工艺时的回弹特点,分析零件结构对实际回弹的影响过程与特点。方法先通过理论与仿真分析预测回弹,然后使用补偿后的模面开模进行试制,并搜集实际回弹数据,进行分析与对比。结果仿真分析可以准确预测零件一侧法兰的回弹,但对于另一侧法兰的预测精度相对较差。结论零件弯曲内侧侧壁存在局部剧烈弧形回弹是两侧法兰回弹存在差异的主要原因,而拉延序触料时与凹模圆角接触的材料部位对应弧形最大的位置,合模过程中凹模圆角与材料接触会导致料片的弧形弯曲,这种弯曲尤其在x向存在压应力的侧壁位置回弹显著,从而导致对应位置的法兰回弹尺寸超标。     

基于弯曲实验的DP980力学性能研究

目的 针对仅通过单向拉伸实验无法准确表征金属板材在弯曲成形过程中的力学性能变化的问题,研究通过弯曲实验获取材料力学性能参数.方法 对高强钢DP980展开力学性能测试研究,主要通过弯曲实验对材料弯曲变形过程中形成的弯矩曲率进行测试,将得到的弯矩曲率转化为应力-应变.分别将弯曲和拉伸得到的应力-应变数据导入到三点弯和辊弯成形有限元仿真中,预测板材的成形角度.结果 DP980弯曲变形时的屈服强度要大于轴向拉伸时的屈服强度;分别利用弯曲和拉伸实验测得的应力-应变数据进行仿真,与三点弯实验结果对比发现,采用弯曲实验得到的应力-应变数据对回弹量的预测偏大,而利用拉伸实验得到的应力-应变数据进行仿真,仿真得到的回弹量则偏小,弯曲实验下变形过程中的应变变化数据更加符合真实过程,与辊弯实验对比发现,利用弯曲实验数据进行仿真可以更准确地预测V形板的最终成形角度.结论 相较于单向拉伸实验,通过弯曲实验获取的材料力学性能参数可以更准确地描述材料在三点弯、辊弯成形过程中的力学性能变化.     

先进高强钢DP1000地板中央通道的成形回弹及补偿研究

高强度钢板因具有较高的强度而易产生严重的回弹缺陷,已成为其应用的最主要瓶颈.为此,本文以某车型地板中央通道零件为载体,针对其几何型面复杂、材料变形程度大的特点,研究先进高强度钢板DP1000的冲压成形回弹及补偿特性.通过对该零件的冲压成形工艺方案进行优化设计和全工序回弹数值模拟,并结合零件的几何特征和变形模式,对各成形工序的回弹进行精确预测.基于预测结果对模具型面采用折入处理的方式进行全工序几何补偿,实现回弹补偿的自工序完结.最后以补偿后的型面进行冲压实验,并对零件的型面尺寸进行检测分析.结果表明,全工序回弹数值模拟和型面几何补偿是解决复杂零件多工序冲压成形回弹问题的最有效方法.通过两次回弹补偿后,该零件的回弹得到完全控制,尺寸精度达到要求且成形质量良好.     

高精度超高强钢长滑轨辊压制造技术

目的解决超高强钢辊压成形过程中回弹大、尺寸精度差、材料利用率低、生产效率低等问题,生产出高精度的超高强钢长滑轨产品,以满足市场需求。方法从截面形状、尺寸精度及冲孔要求三方面,对以DP980超高强钢材料成形的典型的滑轨产品进行了技术分析,针对该产品特性重点设计了冲孔方案,采用三步质量控制法对产品的成形过程及辊压模具设计进行了优化,最后采取多种方法对产品质量进行了全面检测。结果实际制造完成后的产品检测表明,通过优化模具设计及调整现场工艺,最终生产出的长滑轨各项指标均满足图纸要求,解决了超高强钢材料的成形难题。结论在超高强钢材料及尺寸较长产品的成形制造中,辊压成形技术相比其他成形工艺更加具有优势。     

车身用高强钢的回弹实验与分析

目的研究和分析身用高强钢在冲压过程中的回弹行为与规律。方法基于Wagoner的拉延弯曲实验模型,采用拉延弯曲(Draw-Bend)实验机,针对590 MPa级冷轧双相钢和420 MPa级低合金高强钢两个常用的典型车身用高强钢材料开展回弹实验研究,通过不同弯曲半径模拟不同冲压模具圆角半径,同时以不同张紧力模拟冲压压边力,讨论了两种材料的冲压成形及回弹性能与控制。结果两类钢的回弹量均随着冲压模具圆角半径的增大而减小,随着压边力的增大而减小,双相钢相比低合金能产生更大的回弹,厚板随冲压条件变化的回弹波动一般低于薄板。结论实验研究结果对高强钢在实际冲压过程中的回弹控制有着较强的指导意义。     

超高强度钢DP1000液压成形A柱的关键技术

目的研究超高强度钢DP1000液压成形A柱仿真技术和试验效果,解决批量生产中DP100焊管技术和同步冲孔等关键技术。方法基于Autoform有限元模拟软件,仿真分析了DP1000液压成形A柱的可行性,试验了DP1000液压成形A柱零件。通过对比高频焊管和激光焊管的液压成形零件焊缝质量,解决量产零件开裂问题,开展了DP1000液压成形A柱的Cr12MoV、ASP30和SKH51不同材料的同步冲孔效果,解决DP1000材料冲头寿命和冲孔质量问题。结果采用DP1000材料可以获得液压成形A柱,具有制造可行性。与高频焊管相比,具有较小的热影响区和硬度变化较小的激光焊管,更适合DP1000液压成形A柱使用。结论 ASP30和SKH51比传统的Cr12MoV更适合于DP1000材料液压成形A柱同步冲孔,冲头寿命提高80多倍,冲孔质量良好。     

汽车前地板纵梁高强钢应用及回弹控制技术

目的研究造型相对复杂的前地板纵梁高强钢(HSS)应用回弹变形特点,探寻回弹控制方法。方法借助CAE分析技术,对零件进行全工序和回弹仿真分析,深入探讨零件回弹特点,提出回弹整改控制措施。结果通过整改措施的落实,样件尺寸精度达到1 mm控制要求,零件平均合格率达到90%以上,满足质量要求。结论数值仿真分析可以对零件的成形性及回弹进行预测,为工艺设计及模具开发提供有益参考。提出的回控制技术可用于指导同类型高强钢零件的模具开发工作。     

高强钢板材冲裁力实验研究

目的解决不同高强钢板材在冲裁时所需冲裁力不同的计算问题。方法搭建了高强钢板材冲孔实验平台,结合车身上广泛应用的DP、QP钢系列以及MS系列超高强钢板,设计了相应的冲孔试样,通过冲孔实验,获得了不同超高强钢板材所需的冲裁力,并结合超高强钢板的冲裁力经验计算公式,得到适用于计算不同高强钢材料冲裁力的经验系数,最后将经验公式进行修正,获得了适用于不同高强钢板材冲裁力与抗拉强度的修正关系式。结果选用DP980及1700MS高强钢进行冲孔实验可知,两者实验冲裁力与通过修正公式计算所得冲裁力误差分别为2%和2.2%。结论验证了所得修正关系式的可行性,可为高强钢零件冲切压力机吨位的选取和模具结构设计提供参考。     

高强度钢QP980激光焊接头的微观组织与力学性能

为解决高强度钢QP980在汽车轻量化应用方面存在的成分偏析、淬硬脆化和氢致开裂等焊接问题,开展了QP980钢激光焊接研究,对1.2mm厚QP980钢进行焊接试验,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机和显微硬度计等手段,研究工艺参数对QP980钢激光焊接头微观组织和力学性能的影响。在所选焊接工艺参数下均获得了全焊透及表面成形良好的接头; QP980钢激光焊接头的横截面宏观形貌呈现“沙漏型”,接头可分为焊缝区、粗晶区、细晶区、临界热影响区、亚临界热影响区和母材区;不同工艺参数下接头的焊缝及部分热影响区的硬度均高于母材,且硬度最高值出现在细晶区,在焊缝的两端都存在一个软化区,随着热输入的增加,焊缝及热影响区的宽度变大,软化区也更加远离焊缝中心;不同工艺参数下接头的抗拉强度都能达到母材的强度,屈服强度均高于母材,而接头的伸长率都低于母材,说明在所选焊接工艺参数下,均获得了性能良好的焊接接头。     

连续镀锌DP600双相钢的组织与性能研究

制备了连续镀锌DP600双相钢,利用光学显微镜、SEM、EBSD技术对其显微组织进行了观察和分析;利用X射线衍射和EBSD技术分别对钢板的宏观织构和微观织构进行了测定;并对其力学性能、n值和r值进行了检测.实验结果表明:试样组织为铁素体+马氏体岛的双相组织,该钢板具有良好的综合力学性能和成形性,达到了DP600级别双相钢的性能要求.     

马氏体含量对合金化热镀锌双相钢电阻点焊接头组织与性能的影响

目的 研究在双相钢电阻电焊过程中马氏体含量对点焊接头组织、性能的影响规律。方法 使用电阻点焊机对DP780、DP980、DP1180 3种马氏体含量不同的锌铁合金化热镀锌双相钢进行焊接,利用欧姆表、光学显微镜、扫描电镜、拉伸机和显微硬度计等设备,对基板的电阻率、工艺窗口、接头力学性能、焊点断裂模式、金相组织进行表征。结果 在AWS D8.9M-2012焊接标准体系下,DP780、DP980、DP1180焊接电流窗口依次减小,DP780、DP980、DP1180 3种材料在最大焊接电流下的焊核直径基本一致;熔核区硬度呈增大趋势,DP780点焊接头软化不明显,DP980和DP1180的热影响区出现明显的软化现象,这主要是由母材热影响区中的马氏体回火造成的。DP780、DP980、DP1180的最大剪切力分别为23 062、27 317、28 183 N。DP780为拔核断裂模式,DP980和DP1180为部分拔核断裂模式。结论 双相钢中马氏体含量的增加会使焊接电流窗口降低,整体向焊接电流减小的方向偏移,但是会提高上限电流的焊点承载强度。