車門防撞梁的熱沖壓試驗(yàn)研究.pdf

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1、．生_±產(chǎn)頰瑣碭場。車門防撞梁的熱沖壓試驗(yàn)研究摘要：在熱沖壓成形工藝分析的基礎(chǔ)上，利用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的薄板熱成形馬氏體鋼中試線，以自主開發(fā)的熱沖壓后強(qiáng)度級別分別為1．5GPa、1．7GPa、1．9GPa、22GPa的熱成形馬氏體鋼板為原料，設(shè)計(jì)制造熱沖壓模具，進(jìn)行了小批量熱沖壓零件制備。通過調(diào)節(jié)各工藝參數(shù)優(yōu)化熱沖壓工藝，成功試制出滿足汽車用戶要求的熱沖壓車門防撞梁。關(guān)鍵詞：熱沖壓熱成形馬氏體鋼車門防撞梁中圖分類號：U463．834．06文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A●鋼鐵研究總院結(jié)構(gòu)材料研究所陳鷹董瀚惠衛(wèi)軍張英建時(shí)捷■先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)國家工程研究中心熱成形馬氏

2、體鋼熱沖壓技術(shù)具有成形、淬火一板，厚1．5mm，熱沖壓成形后零件拉伸試樣抗拉強(qiáng)體化的基本特征，鋼板在加熱后具有較好的成形性，度達(dá)至01．5GPa、1．7GPa、1．9GPa、2．2GPa4種熱沖壓過程中成形壓力小，可獲得較高尺寸精度的產(chǎn)強(qiáng)度級別。品。熱沖壓技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)問題，包括成形模具的設(shè)1．2設(shè)備計(jì)、成形壓力機(jī)與加熱設(shè)備的設(shè)計(jì)、成形過程中的溫?zé)釠_壓成形試驗(yàn)在自主開發(fā)的薄板熱成形馬氏體度場分布和摩擦條件改變等。。利用熱沖壓技術(shù)來鋼中試線上進(jìn)行，關(guān)鍵設(shè)備包括TDY27薄板拉伸液壓生產(chǎn)形狀復(fù)雜的超高強(qiáng)度級別的重要安全部件，可免機(jī)、變壓吸附式制氨機(jī)系

3、統(tǒng)、氣體保護(hù)高溫加熱爐和去耗時(shí)、耗能的回火工序，不僅具有明顯的減重和節(jié)熱成形模具。能效果，還能夠使零件緊湊化、高性能化。201．3過程世紀(jì)后期，熱成形馬氏體鋼零件開始應(yīng)用于汽車的防裝模一多輪次調(diào)試一確定毛坯規(guī)格一零件試沖壓撞梁、A柱、B柱、保險(xiǎn)杠、通道等安全部件，使汽一激光切割合格工件一零件解剖及形狀尺寸檢測一合車獲得高碰撞安全性和輕量化效果。我國部分引進(jìn)車格零件綜合性能試驗(yàn)。型已經(jīng)應(yīng)用熱成形馬氏體鋼零件，部分國產(chǎn)車型也在2結(jié)果與分析開始應(yīng)用此類零件。2．1熱沖壓缺陷分析1試驗(yàn)根據(jù)熱沖壓工藝特點(diǎn)進(jìn)行工藝計(jì)算，確定熱沖壓1．1原材料毛坯形狀和尺寸，

4、是順利調(diào)試出合格工件的前提。必試驗(yàn)原材料采用自主開發(fā)的熱成形馬氏體鋼須對落料毛坯的形狀進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以適應(yīng)熱成形工2011年第6期汽車工藝與材料AT&MfI19生產(chǎn)礤場藝，消除成形缺陷。熱沖壓試驗(yàn)表明，熱沖壓毛坯的確定與冷沖壓工藝存在較大區(qū)別，其修邊余量應(yīng)較冷沖壓毛坯小，以減小坯料流動阻力，防止局部破裂或頸縮。為此，確定了合理的落料毛坯規(guī)格。然而，用設(shè)計(jì)的熱成形模具熱沖壓4種強(qiáng)度級別的熱成形馬氏體鋼板時(shí)，均發(fā)現(xiàn)缺陷集中表現(xiàn)為凸臺破裂和頸縮，如圖1。(a)未加氮?dú)獗Ｗo(hù)表面嚴(yán)重脫碳(a)凸臺破裂(bJ加氮?dú)獗Ｗo(hù)表面脫碳輕微圖2加熱薄板表面氧化脫碳情況

5、對試制的4種強(qiáng)度級別的防撞梁橫斷面脫碳層以內(nèi)的微觀組織進(jìn)行了觀測，其組織為均勻細(xì)小的馬氏體，足以保證熱沖壓零件的性能要求，如圖3?！綽)凸臺頸縮2．3零件的力學(xué)-眭能圖1車門防撞梁熱沖壓工件的多發(fā)缺陷在試制零件較平直的部位取板拉伸試樣，獲得4針對上述缺陷，改進(jìn)了模具結(jié)構(gòu)和熱沖壓成形工種強(qiáng)度級別的工程應(yīng)力應(yīng)變曲線(如圖4)和零件橫藝，最終獲得了合格的熱沖壓成形工件。無缺陷的熱斷面的硬度分布(如圖5)，可以看出，熱沖壓后的沖壓成形工件經(jīng)激光切割、切邊、切孔后獲得的最終零件強(qiáng)度級別可達(dá)到1．5GPa、1．7GPa、1．9GPa、零件，即可進(jìn)行微觀組織分

6、析、力學(xué)性能測試及形狀22GPa，硬度分布均勻且滿足防撞要求。尺寸檢測。研究發(fā)現(xiàn)，4種強(qiáng)度級別的鋼板在熱沖壓2．4零件的形狀和尺寸成形過程中的成形性能表現(xiàn)差異不大，發(fā)生缺陷的情經(jīng)新型EXAscan掃描儀掃描，以J~gemagic軟件況基本一致，因此認(rèn)為不同強(qiáng)度級別的熱成形馬氏體與原始數(shù)模的比對，實(shí)際零件的形狀和尺寸與數(shù)模十鋼板，其熱沖壓缺陷產(chǎn)生的敏感性與鋼板強(qiáng)度關(guān)系不分吻合(如圖6)，滿足其裝車要求。大，與零件結(jié)構(gòu)形狀有很大關(guān)系。2．5零件靜壓試驗(yàn)2_2零件的微觀組織參照GB15743~U美國FMVSS214等車門強(qiáng)度檢4種強(qiáng)度的熱沖壓馬氏體鋼板

7、在高溫加熱爐里加測試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對提供的合格零件進(jìn)行檢測。試驗(yàn)方式：熱至奧氏體化溫度以上時(shí)，通過變壓吸附式制氨機(jī)系自制支架。靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)表明，單個(gè)零件碰撞最大抗統(tǒng)對鋼板進(jìn)行加氨氣保護(hù)，有效減輕了加熱薄板的脫力高達(dá)7000N(如圖7)。零件強(qiáng)度的提高將有效降碳氧化，如圖2。低最大彎曲高度，提高碰撞安全性。20j汽車T藝與材料AT&M2011年第6期±生產(chǎn)搬碗場實(shí)際零件斷面(a)1．5GPa(b)1．7GPa數(shù)模斷面圖6實(shí)際零件與數(shù)模的比對一一(c)1．9GPa(d)2．2GPa2300圖34種強(qiáng)度級別試制零件橫斷／面的微＼觀／組織220021OO(脫碳層

8、以內(nèi))∞1900羹1700凸．n(／1500O1000200030004000500060007000最大抗力，NH圖7車門防撞梁靜壓碰