基于熱沖壓成形的汽車超高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能分析

汽車行業(yè)對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車輕量化、減少汽車燃油消耗、提高汽車安全性的目標(biāo)要求十分緊迫。在汽車零部件的制造過程中，采用超高強(qiáng)度鋼替代傳統(tǒng)合金鋼是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的一種有效措施。但是，超高強(qiáng)度鋼在室溫下的變形能力很差，塑性變形的范圍很窄，對(duì)其沖壓往往需要較大的沖壓力，而且容易出現(xiàn)板件的開裂，沖壓成形后的零部件易出現(xiàn)回彈。因而，近些年出現(xiàn)了針對(duì)超高強(qiáng)度鋼的熱沖壓技術(shù)，該技術(shù)可以防止超高強(qiáng)度鋼在沖壓成形過程中出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象。以22MnB5硼鋼為例，分析熱沖壓成形對(duì)超高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能的影響。

首先，對(duì)熱沖壓成形22MnB5硼鋼鋼板進(jìn)行力學(xué)性能拉伸測(cè)試，拉伸試樣依據(jù)歐洲D(zhuǎn)IN EN 10002金屬拉伸試樣標(biāo)準(zhǔn)制備，試樣長25mm、寬5mm。試驗(yàn)時(shí)，將試樣加熱至950℃并維持5min，用來獲得均勻的奧氏體微觀結(jié)構(gòu)。之后，對(duì)不同試樣分別進(jìn)行敞開爐淬火、油冷淬火和靜止空氣淬火，使用熱電偶測(cè)量試樣中心溫度直至其溫度達(dá)到室溫。最后，對(duì)試樣進(jìn)行拉伸測(cè)試，并對(duì)端口進(jìn)行金相分析和硬度測(cè)量，獲得22MnB5硼鋼的時(shí)間-溫度-轉(zhuǎn)變（TTT）圖。根據(jù)TTT圖，使用Voce硬化方程確定不同淬火條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，進(jìn)而建立試樣硬度與Voce模型參數(shù)之間的關(guān)系，即本構(gòu)方程?；赥TT圖、不同淬火條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線以及本構(gòu)方程，便可預(yù)測(cè)熱沖壓板件的局部微觀結(jié)構(gòu)成分和硬度分布。使用有限元軟件對(duì)22MnB5硼鋼進(jìn)行熱沖壓仿真和力學(xué)性能仿真，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果大致相同。

刊名：Journal of Manufacturing Processes（英）

刊期：2016年第2期

作者：P.Namklang

編譯：張振偉