亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        高強(qiáng)度鋼-普通鋼拼焊板熱沖壓成形機(jī)理研究

        2021-09-23 08:22:54洪磊賀文劉紅生
        精密成形工程 2021年5期
        關(guān)鍵詞:沖壓件高強(qiáng)母材

        洪磊,賀文,劉紅生

        (華僑大學(xué) a.機(jī)電及自動化學(xué)院;b.福建省特種能場制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,c.廈門市數(shù)字化視覺測量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361021)

        輕量化問題一直是汽車制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。車身輕量化主要是從制造材料、車身結(jié)構(gòu)和零部件制造工藝3 大途徑進(jìn)行研究[1]。對于汽車車身制造,鋼的使用量占比約為70%,其中高強(qiáng)鋼成本低、成形工藝成熟,能提升汽車抵抗沖擊變形能力,提高整車的安全性能,并且在汽車輕量化上效果顯著[2—3]。隨著對形狀復(fù)雜、成形性好、韌性好、耐沖擊零件需求的增加,傳統(tǒng)的低合金高強(qiáng)鋼強(qiáng)度有限,價格相對昂貴,已不能滿足當(dāng)今汽車工業(yè)的要求。為此,高強(qiáng)鋼熱沖壓成形工藝應(yīng)運(yùn)而生[4]。采用高強(qiáng)鋼熱沖壓工藝可顯著提高沖壓件的力學(xué)性能,熱沖壓件的抗拉強(qiáng)度可達(dá)1500 MPa 以上。采用熱沖壓工藝制作汽車車身結(jié)構(gòu)件,可大幅提高汽車零部件抵御碰撞的能力,可提高碰撞的安全性,同時可降低汽車車身重量,但抗拉強(qiáng)度過高易導(dǎo)致碰撞能無法吸收,使汽車發(fā)生碰撞時易發(fā)生側(cè)翻,在一定程度上降低了汽車安全性。為此,理想的汽車車身結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能是“軟”“硬”兼具,汽車車身結(jié)構(gòu)件的某些區(qū)域材料抗拉強(qiáng)度高,而另一些區(qū)域材料抗拉強(qiáng)度中等但伸長率高,即合理控制熱沖壓件力學(xué)性能分布。如此,汽車發(fā)生碰撞時,車身結(jié)構(gòu)件一方面可抵御碰撞進(jìn)而提高汽車安全性,另一方面可吸收碰撞能,也可提高汽車安全性,同時可降低汽車車身重量,實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。

        為合理控制熱沖壓成形件力學(xué)性能分布,主要是在熱沖壓成形過程中控制冷卻速度,使熱沖壓件的“軟”區(qū)(強(qiáng)度低、塑性高)和“硬”區(qū)(強(qiáng)度高、塑性低)合理分布。主要采用不同導(dǎo)熱率材料分段制造模具或在模具內(nèi)部不同部位分別設(shè)置熱源和冷卻水道,以控制保壓時熱沖壓件各區(qū)的冷卻速度,使熱沖壓件不同區(qū)域獲得不同淬火效果,從而控制熱沖壓件力學(xué)性能分布。研究結(jié)果表明[5],分段制造模具或改造模具結(jié)構(gòu),可使熱沖壓件軟區(qū)的硬度、強(qiáng)度比硬區(qū)低50%左右,而伸長率比硬區(qū)高80%左右,能有效控制熱沖壓件力學(xué)性能分布,但同時也造成模具結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,使生產(chǎn)成本大幅增加,同時降低生產(chǎn)效率[6]。因此,迫切需要找到一種高質(zhì)、高效、低成本實(shí)現(xiàn)熱沖壓件力學(xué)性能分布控制的方法。

        傳統(tǒng)拼焊板冷沖壓技術(shù)可高效、低成本實(shí)現(xiàn)沖壓件力學(xué)性能分布[7]。為使拼焊板沖壓件硬區(qū)強(qiáng)度更高、軟區(qū)韌性更好,近年來,高強(qiáng)鋼拼焊板冷沖壓成形得到了較深入的研究,通過高強(qiáng)鋼拼焊板冷沖壓成形可低成本、高效地實(shí)現(xiàn)沖壓件力學(xué)性能分布控制[8]。目前,高強(qiáng)鋼拼焊板冷沖壓成形主要采用TRIP鋼、DP 鋼和TWIP 鋼等,但此類高強(qiáng)鋼拼焊板強(qiáng)度高,成形后回彈大,嚴(yán)重影響拼焊板沖壓成形精度,另外,該類鋼淬火效果不佳。硼鋼具有極佳的淬火性能,此類鋼經(jīng)熱沖壓成形后其強(qiáng)度可達(dá)1500 MPa 以上。根據(jù)已有研究成果,若結(jié)合傳統(tǒng)拼焊板冷沖壓技術(shù)與硼鋼熱沖壓成形技術(shù)兩者的優(yōu)勢,不僅能有效控制熱沖壓件力學(xué)性能分布,還能大幅提高高強(qiáng)鋼拼焊板熱沖壓成形精度和高強(qiáng)鋼拼焊板沖壓件硬區(qū)強(qiáng)度。至今關(guān)于熱沖壓成形技術(shù)應(yīng)用于硼鋼-高強(qiáng)鋼拼焊板的研究鮮有報道。針對以上問題,基于傳統(tǒng)拼焊板冷沖壓成形技術(shù)和硼鋼熱沖壓成形技術(shù),提出對不同厚度硼鋼板進(jìn)行激光拼焊或?qū)ε痄摪迮c高強(qiáng)鋼(適合熱成形的高強(qiáng)鋼)板進(jìn)行激光拼焊,后對拼焊板進(jìn)行熱沖壓成形,高質(zhì)、高效、低成本實(shí)現(xiàn)汽車熱沖壓件力學(xué)性能分布控制。采用激光拼焊技術(shù)將兩塊或多塊強(qiáng)度不同的板材拼焊,加工后得到不同區(qū)域不同強(qiáng)度的汽車部件,高強(qiáng)度區(qū)域能滿足抵抗變形能力要求,低強(qiáng)度區(qū)域通過變形而吸收碰撞能,滿足提高汽車安全性的要求[9]。

        隨著對汽車輕量化的追求與發(fā)展,高強(qiáng)度鋼拼焊板的需求越來越大,因此高強(qiáng)鋼拼焊板成形性能成為主要研究的問題[10]。拼焊板在成形過程中,其焊縫、熱影響區(qū)和母材區(qū)域的組織與性能不均勻,并且焊縫、熱影響區(qū)的寬度及焊縫的偏移使拼焊板成為復(fù)雜的幾何非線性材料[11]。Fei 等[12]通過對DP1180-DP590超高強(qiáng)度鋼拼焊板成形性試驗(yàn)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)在拼焊板成形過程中,板材中的馬氏體和貝氏體能有效促進(jìn)材料界面融合,提高成形性;Yong Chan Hur 等[13]通過對DP590 和DP980 兩種雙相鋼進(jìn)行激光焊接,并進(jìn)行了拉伸試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)域硬度值高于兩個母材區(qū)域;梁文等[14]研究了 1800 MPa 級熱成形鋼和Cr340LA 低合金高強(qiáng)鋼在不同激光焊接功率和焊接速度下的組織演變和熱沖壓成形性能,結(jié)果表明激光拼焊原板拉伸試樣均斷裂于CR340LA 母材區(qū),焊縫區(qū)域引起的伸長率和抗拉強(qiáng)度損失分別在母材CR340LA 的28.3%和9.1%以內(nèi)。Hong 等[15]采用高功率光纖激光器對雙相鋼(DP980)與有鋁硅涂層和無涂層的超高強(qiáng)度鋼(22MnB5)分別進(jìn)行了拼焊,結(jié)果表明,鋁硅涂層對焊縫的拉伸性能沒有影響,但是鋁硅涂層在焊接過程中會混雜入焊縫中,會促進(jìn)拼焊板在熱沖壓的熱處理階段形成鐵素體,容易使拼焊板在熱沖壓過程中焊縫過早失效[16]。董伊康等[17]測試了1.5 mm厚的DC56D+Z 和0.7 mm厚的HC180BD+Z的激光拼焊板的顯微組織、顯微硬度和力學(xué)性能,研究發(fā)現(xiàn)焊縫兩側(cè)硬度分布不對稱,焊縫最大硬度達(dá)到200HV,高于母材硬度。同樣Kong 等[18]將低碳TRIP鋼與普通熱沖壓硼鋼(22MnB5)焊接,發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)硬度(480HV)遠(yuǎn)高于22MnB5 鋼(160HV)和TRIP鋼(210HV)。Ken 等[19]將22MnB5 高強(qiáng)鋼板與270 MPa 鋼板焊接,發(fā)現(xiàn)拼焊板制作的熱沖壓件,其母材22MnB5 區(qū)會因碰撞而斷裂,而270 MPa 鋼板區(qū)具有高延展性而沒有斷裂,說明拼焊板可提高熱沖壓部件的安全性;王敏等[20]對1.6 mm 厚22MnB5 熱成形鋼板和DP980 雙相鋼板激光焊接,發(fā)現(xiàn)淬火后焊縫的平均抗拉強(qiáng)度為1294 MPa,比淬火前提高了97%。將兩種超高強(qiáng)度鋼板焊接雖然能夠得到擁有較好力學(xué)性能的拼焊板,但是對于車身制造來說并不能很好地滿足其高低強(qiáng)度分布的需求。

        目前對高強(qiáng)鋼和普通鋼拼焊板的研究較少,賈進(jìn)等[21]研究了不同焊接速度對超高強(qiáng)鋼22MnB5-普通鋼Q235 拼焊板的焊縫性能,發(fā)現(xiàn)焊接速度越快,焊縫硬度越高。對于車身輕量化,熱沖壓成形也是輕量化的途徑之一[22],熱沖壓過程中的溫度對拼焊板成形也有一定影響,但是目前缺乏溫度對拼焊板變形的研究,因此文中對不同溫度下的22MnB5-Q235 鋼拼焊板的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的分析與討論,并觀察了拼焊板U 形沖壓件的焊縫變形行為,為拼焊板熱沖壓工藝提供了溫度參考依據(jù)。

        1 拼焊板高溫力學(xué)性能表征

        實(shí)驗(yàn)材料選用硅鋁鍍層22MnB5 高強(qiáng)鋼和Q235普通鋼為母材的激光拼焊板,板厚均為2 mm,兩種母材的材料成分如表1 所示。將兩種母材板料進(jìn)行打磨處理,去除其毛刺和表面氧化層,采用4.5 J/s、10 Hz的激光射線進(jìn)行焊接,焊接間隙為1 mm,焊接速度為150 mm/s。利用熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)Gleeble-1500 對兩種母材鋼板和拼焊板分別進(jìn)行高溫拉伸變形試驗(yàn),其熱拉伸試樣件尺寸如圖1 所示。去除拼焊板拉伸試件表面氧化物和焊接雜質(zhì),進(jìn)行打磨處理。采用電阻加熱法以50 ℃/s 加熱速率將拉伸試樣件拉伸變形區(qū)域加熱至950 ℃并保溫270 s,使材料內(nèi)部組織得以充分奧氏體化,再以30 ℃/s 降溫速率分別將試件溫度降至800,900,950 ℃,并保溫5 s 使溫度分布均勻。以應(yīng)變速率為1 s-1將試件進(jìn)行拉伸變形。拉伸試驗(yàn)中試件溫度隨時間的變形曲線如圖2 所示。采用掃描電鏡JSM-IT500 對金相試件進(jìn)行觀察,并通過EDS能譜儀分析焊縫內(nèi)部元素成分,焊縫區(qū)材料化學(xué)成分見表2。

        表1 兩種母材的材料成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Tab.1 Material composition of the two base metals (mass fraction)%

        表2 焊縫區(qū)域元素成分及含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Tab.2 Element composition and content in welding seam zone (mass fraction) %

        圖1 熱拉伸試樣件尺寸Fig.1 Size of hot stretch specimen

        圖2 拉伸試驗(yàn)中試件溫度隨時間變形曲線Fig.2 Deformation curve of specimen temperature with time in stretch test

        水平焊縫(拉伸方向與焊縫平行)和垂直焊縫(拉伸方向與焊縫垂直)拼焊板不同拉伸溫度下所得拉伸件如圖3 所示。由圖3a 可以看出,在3 種不同溫度條件下,水平焊縫拼焊板拉伸5 mm 后,拉伸試件中部均出現(xiàn)頸縮變形。不同溫度下所得水平焊縫拼焊板拉伸變形件表明,水平焊縫拼焊板拉伸件焊縫兩側(cè)母材變形基本一致。圖3b 為不同溫度下垂直焊縫拼焊板拉伸變形件,從圖3b 可以看出,所有拉伸變形件均發(fā)生較大頸縮變形,頸縮均發(fā)生在Q235 區(qū),隨著溫度的升高,頸縮位置向Q235 區(qū)移動,表明拉伸變形時,Q235 鋼區(qū)為“軟”區(qū),而22MnB5 鋼為“硬”區(qū)。

        圖3 拼焊板不同拉伸溫度下所得拉伸件Fig.3 Stretched parts of TWBs at different temperature

        通過不同溫度下的等溫拉伸試驗(yàn),得到不同溫度下兩種母材的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,如圖4 所示。從圖4a可看出隨著溫度的升高,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都有所下降,在溫區(qū)800~950 ℃間,22MnB5 鋼抗拉強(qiáng)度對溫度的敏感性較高。主要是由于溫度升高,材料內(nèi)部原子受熱易發(fā)生遷移,使動態(tài)回復(fù)也更易發(fā)生,導(dǎo)致22MnB5 的流變應(yīng)力下降,變形抗力降低,但塑性稍有下降。從圖4b 可以看出,Q235 鋼的屈服強(qiáng)度也隨著溫度的升高而降低,但抗拉強(qiáng)度基本保持不變,表明在溫區(qū)800~950 ℃間,Q235 鋼抗拉強(qiáng)度對溫度的敏感性不高;此外,隨著溫度的升高,Q235 鋼的伸長率大幅增加,表明在溫區(qū)800~950 ℃間,Q235 鋼的伸長率對溫度有較高的敏感性。

        圖4 兩種母材不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.4 Stress-strain curves of two base metals at different temperature

        圖5 為拼焊板拉伸件不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,從圖5a 可以看出,水平焊縫拼焊板的抗拉強(qiáng)度達(dá)到140 MPa,且在不同高溫條件下,其屈服強(qiáng)度變化趨勢與22MnB5 高強(qiáng)鋼曲線變化相似,但當(dāng)溫度在900~950 ℃時,水平焊縫拼焊板抗拉強(qiáng)度大幅下降。從圖5b 可以看出,在溫區(qū)800~950 ℃間,垂直焊縫拼焊板的抗拉強(qiáng)度均低于120 MPa,且其曲線變化趨勢與Q235 鋼相似,這與垂直焊縫拼焊板拉伸件斷裂總是在Q235 區(qū)結(jié)果一致,說明垂直焊縫拼焊板整體的力學(xué)性能受Q235 鋼的影響較大,主要是因?yàn)榇怪焙缚p拼焊板拉伸變形時,頸縮均發(fā)生在“軟”區(qū):Q235 鋼區(qū)。綜合可看出,焊縫的排布方式(水平焊縫和垂直焊縫)對拼焊板抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和塑性影響較大。焊縫對拼焊板整體變形的影響沒有母材大,并且水平焊縫拼焊板隨著溫度的升高,拼焊板的塑性增強(qiáng),母材兩側(cè)拉伸變形程度均勻,有益于板材成形。

        圖5 拼焊板拉伸件不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.5 Stress-strain curves of tailor-welded blanks tensile parts at different temperature

        2 拼焊板協(xié)調(diào)變形機(jī)理

        高溫下兩種母材的力學(xué)性能不同,導(dǎo)致拼焊板成形時焊縫兩側(cè)母材變形不一致。為此,對拼焊板高溫拉伸變形和U 形件彎曲成形進(jìn)行數(shù)值模擬,分析拼焊板熱成形時焊縫兩側(cè)母材的協(xié)調(diào)變形機(jī)理。為此建立高溫拉伸變形數(shù)值模型,拉伸后伸長量為5 mm 時所得的模擬值與試驗(yàn)值比較如圖6 所示。從圖6 可知所建立的數(shù)值模型是可靠的。從圖6 還可看出,不管是壓縮類變形(頸縮處的變形)還是伸長類變形,兩種母材變形量均隨著溫度升高差值越來越小,拉伸變形隨著溫度升高越來越均勻。原因主要是在溫度越高時,22MnB5 高強(qiáng)鋼材料內(nèi)部流變應(yīng)力降低,使其塑性變強(qiáng),從圖4 也可看出,隨著溫度的升高,兩種母材的抗拉強(qiáng)度值不斷接近。進(jìn)一步說明高溫有益于提高拼焊板焊縫兩側(cè)母材變形的一致性,有利于拼焊板焊縫兩側(cè)兩母材間的協(xié)調(diào)變形。

        圖6 不同加熱溫度下拉伸試件形變試驗(yàn)值與模擬值Fig.6 Deformation test and simulation values of stretched specimens at different heating temperature

        圖7 為與拉伸試驗(yàn)相同加熱溫度條件下得到的拉伸件拉伸變形的模擬結(jié)果。高溫加熱條件下由于兩種母材性能不同,拼焊板在熱拉伸成形中存在兩種母材變形不一致。從圖7a—c 可以看出,當(dāng)拉伸變形溫度為800 ℃時,水平焊縫拉伸件“硬”區(qū)為22MnB5 鋼,“軟”區(qū)為Q235 鋼,“軟”區(qū)與“硬”區(qū)的屈服強(qiáng)度差較大。因此,拉伸變形時,主要由“硬”區(qū)承受拉伸力,所以導(dǎo)致“硬”區(qū)等效應(yīng)力較高,而“軟”區(qū)等效應(yīng)力較低。隨著溫度的升高,“軟”區(qū)與“硬”區(qū)的屈服強(qiáng)度差減小,使“軟”區(qū)所承受的拉伸力越大,因此,拉伸溫度為900 ℃和950 ℃時,焊縫兩側(cè)的“軟”區(qū)和“硬”區(qū)等效應(yīng)力相差較小。拉伸件的最大應(yīng)力減小,并且兩種母材的應(yīng)力差也在縮小,在950 ℃時,兩種母材的最大應(yīng)力值趨于一致。

        圖7 不同加熱溫度下拼焊板拉伸變形時等效應(yīng)力和位移分布Fig.7 Distribution of effective strain and displacement during stretched deformation of TWBs at different heating temperature

        針對拼焊板高溫U 形件彎曲成形過程搭建拼焊板的熱沖壓成形數(shù)值模型,并進(jìn)行了拼焊板U 形件彎曲成形的數(shù)值模擬仿真,得到在不同溫度條件下拼焊板進(jìn)行熱沖壓成形的模擬結(jié)果。圖8 為在不同溫度下拼焊板熱沖壓成形后的變形情況以及焊縫區(qū)域變形放大結(jié)果。可以看到,在不同高溫下,拼焊板熱沖壓成形后沒有出現(xiàn)破裂情況,并且板材整體的變形量較均勻;兩種母材的形變量也比較接近,只有在拼焊板的側(cè)壁區(qū)域,Q235 鋼區(qū)域板材增厚較22MnB5 區(qū)域大。從圖a 和4b 的對比也可看出,主要由于溫度較高,兩種母材的流變應(yīng)力均降低,但是22MnB5 高強(qiáng)鋼的抗拉強(qiáng)度在3 種溫度下均比Q235 鋼高。說明22MnB5 高強(qiáng)鋼高溫條件下的流變應(yīng)力較Q235 大,22MnB5 鋼的塑性沒有Q235 好,因此Q235 鋼側(cè)壁區(qū)域增厚較大。同時隨著溫度升高,22MnB5 高強(qiáng)鋼的抗拉強(qiáng)度不斷降低至與Q235 鋼強(qiáng)度接近,兩母材增厚量也越接近。

        從圖b,d,f 可以看出,焊縫在圓角區(qū)域變形量最大,圖8c,e,g 為焊縫標(biāo)記處的放大圖??梢钥闯鲈诓煌瑴囟认?,圓角處焊縫都有較大變形,主要是在熱沖壓過程中,圓角區(qū)域存在雙向拉應(yīng)力的作用,使其拉伸變形,并且焊縫處晶粒細(xì)致緊密,塑性較好,隨著溫度的升高,晶粒更加細(xì)化,材料塑性增強(qiáng),變形量增大;由于Q235 鋼在高溫時的抗拉強(qiáng)度均較22MnB5 高強(qiáng)鋼低,因此焊縫形變較大區(qū)域主要靠近Q235 鋼一側(cè),隨著溫度提升,其最大變形區(qū)域不斷向焊縫中間部位移動,焊縫邊緣形變趨于一致,這與拼焊板拉伸試樣的模擬結(jié)果一致。主要原因是22MnB5 高強(qiáng)鋼在溫度越高的條件下,強(qiáng)度和塑性都有提升,因此溫度越高,其形變與Q235 鋼越接近,焊縫邊緣區(qū)域變形越均勻。由此可以看出,溫度對拼焊板熱沖壓成形的影響很大,尤其是焊縫區(qū)域。溫度越高,兩側(cè)母材的變形更加協(xié)調(diào)均勻,焊縫位置不易發(fā)生偏移。

        圖8 U 形件熱彎曲時拼焊板與圓角處焊縫在不同加熱溫度下的等效應(yīng)變分布Fig.8 Distribution of effective strain of TWBs and fillet weld at different heating temperature during hot bending of U-shaped parts

        3 拼焊板熱沖壓成形件的組織與性能

        3.1 組織分析

        在不同溫度下進(jìn)行22MnB5 高強(qiáng)鋼-Q235 鋼拼焊板U 形彎曲試驗(yàn),長、寬分別為270 mm 和250 mm,厚度為2 mm,中間焊縫寬度小于3 mm,拼焊板具體尺寸以及拼焊板成形件如圖9 所示。分別在沖壓成形件的兩母材區(qū)域和焊縫處取試樣,取樣位置如圖9b所示,試樣尺寸為20 mm×10 mm 鑲嵌后依次打磨、拋光,用體積分?jǐn)?shù)為4%硝酸酒精侵蝕樣品表面至淺灰色(約10~15 s),最后用無水乙醇清洗之后干燥處理。拼焊板在不同高溫(750,800,900,950 ℃)條件下沖壓成形后,兩種母材和焊縫區(qū)域的金相組織如圖10 所示。從圖10 可以看出,高溫成形后的拼焊板各區(qū)域材料內(nèi)部組織隨著溫度變化較大。當(dāng)成形溫度為750 ℃時,試件22MnB5 區(qū)材料以珠光體為主。由于加熱溫度高于800 ℃,即在Ac1以上,可使材料內(nèi)部組織完全奧氏體化,奧氏體在冷卻后,22MnB5區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織,并且隨著溫度的升高,成形時坯料內(nèi)部奧氏體組織均勻化,馬氏體含量明顯增大。800 ℃時,22MnB5 鋼組織仍以珠光體為主,但含有少量的馬氏體,原因是冷卻到Ms點(diǎn)以下,導(dǎo)致相變沒有孕育期,只形成一定數(shù)量的馬氏體;這一點(diǎn)從高于850 ℃后的組織可以看出,其組織中存在大量的板狀馬氏體,先形成的馬氏體不會隨溫度降低而繼續(xù)長大,但是馬氏體的數(shù)量會隨之增加。由于焊縫處的wc>0.77%(wc為鋼鐵含碳量,質(zhì)量分?jǐn)?shù)),焊縫在800 ℃條件下表現(xiàn)出了過共析鋼的屬性,其組織主要是珠光體和滲碳體,隨著含碳量的增高,貝氏體轉(zhuǎn)變需要更長的孕育期,轉(zhuǎn)變速度就越慢,很難冷卻到Ms點(diǎn)以下,無法生成馬氏體;當(dāng)溫度在800 ℃以上時與上述情況相同,其組織同樣為珠光體和滲碳體,并且隨著溫度的升高,過冷度增大,形核速度與生長速度的比值變大,晶粒越細(xì),致密性越好。Q235 鋼在不同加熱溫度下的組織變化較小,其組織始終為珠光體和鐵素體,隨著溫度的提升,奧氏體含碳量也隨之增加,致使C 曲線右移,鐵素體形核幾率降低,所以鐵素體析出減慢,從900 ℃拉伸試樣中可以看出有少量的鐵素體晶核形成,但晶核尺寸不大,而在950 ℃時幾乎沒有鐵素體晶核形成,同時,先共析鐵素體的孕育期變長,析出速度隨之減慢,珠光體的轉(zhuǎn)變速度也減慢,從圖10 可以看出珠光體的晶粒尺寸隨著溫度的升高而變大,晶粒數(shù)量隨之減少。

        圖9 熱彎曲件Fig.9 Hot bended part

        圖10 不同加熱溫度下拼焊板成形件各區(qū)域的金相組織Fig.10 Metallographic structure of each zone of TWBs at different heating temperature

        3.2 拼焊板熱沖壓件力學(xué)性能

        在不同熱沖壓溫度條件下,成形試件不同取樣位置的力學(xué)性能變化趨勢如圖11 所示。從圖11a 可以看出,隨著加熱溫度的升高,22MnB5 區(qū)抗拉強(qiáng)度升高,而Q235 鋼區(qū)的抗拉強(qiáng)度與加熱溫度的關(guān)系不大。主要是因?yàn)?2MnB5 鋼具有良好的淬火性,而Q235鋼淬火性較差。此外,兩種母材的抗拉強(qiáng)度和伸長率在底部、法蘭和側(cè)壁處的變化一致,由此可見拼焊板成形效果好,沒有出現(xiàn)過度增厚或減薄現(xiàn)象。從圖11b 可以看出,隨著加熱溫度的升高,22MnB5 區(qū)的伸長率降低,而Q235 區(qū)伸長率有所提高,因此,拼焊板熱沖壓成形達(dá)到了拼焊板“軟”“硬”兼具的效果。當(dāng)加熱溫度低于850 ℃時,U 形件各區(qū)域的抗拉強(qiáng)度為550~800 MPa,伸長率為15%~25%,兩種母材的抗拉強(qiáng)度和伸長率均比較接近。主要原因是當(dāng)溫度低于850 ℃時,22MnB5 鋼內(nèi)部組織以珠光體為主,塑性較好,但是抗拉強(qiáng)度較低。當(dāng)加熱溫度高于850 ℃,22MnB5 鋼內(nèi)部馬氏體含量增加,其強(qiáng)度和硬度有較大提升,因此抗拉強(qiáng)度隨加熱溫度的升高增長迅速,在950 ℃時抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1500 MPa,同時隨著馬氏體含量的增大其伸長率降低到10%以下;而Q235 鋼則由于加熱溫度升高,其內(nèi)部的先共析鐵素體的孕育期變長,珠光體的轉(zhuǎn)變速度減慢,晶粒尺寸變大,導(dǎo)致其抗拉強(qiáng)度出現(xiàn)略微下降趨勢,由于Q235 在任一高溫下成形后的組織均以珠光體為主,使其伸長率始終保持在30%左右。由此可見,在溫度低于850 ℃時,22MnB5 高強(qiáng)鋼-Q235 鋼拼焊板整體的力學(xué)性能分布較均衡,沖壓成形后兩種母材的力學(xué)性能差異不大;隨著加熱溫度升高至850 ℃后,由于其內(nèi)部組織變化,兩種母材的力學(xué)性能表現(xiàn)出較大差異,說明22MnB5 高強(qiáng)鋼-Q235 鋼拼焊板熱沖壓的加熱溫度高于850 ℃,能夠獲得“軟”“硬”兼具的拼焊板,這對提高汽車安全性和輕量化制造有很大意義。

        圖11 拼焊板成形件力學(xué)性能隨溫度變化情況Fig.11 Variation of mechanical properties of TEBs with temperature

        4 結(jié)論

        1)焊縫的排布直接影響拼焊板力學(xué)性能,當(dāng)受力方向與焊縫平行時,拼焊板抗拉強(qiáng)度取決于兩種母材的抗拉強(qiáng)度,拼焊板試件熱拉伸后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與22MnB5 高強(qiáng)鋼相似;當(dāng)受力方向與焊縫垂直時,拼焊板抗拉強(qiáng)度主要取決于“軟”母材的抗拉強(qiáng)度,溫度越高,其伸長率越大,同時抗拉強(qiáng)度也有所增加。

        2)水平焊縫的拼焊板拉伸變形時,“硬”區(qū)22MnB5 鋼區(qū)承受較大的應(yīng)力,焊縫兩側(cè)母材緊縮變形基本一致;而垂直焊縫的拼焊板拉伸變形時頸縮主要發(fā)生在“軟”區(qū)Q235 鋼區(qū)。隨著變形溫度的升高,焊縫兩側(cè)變形越均勻,越有益于提高拼焊板焊縫兩側(cè)母材變形的一致性,有利于拼焊板焊縫兩側(cè)兩母材間的協(xié)調(diào)變形。拼焊板U 形件的焊縫處兩側(cè)變形基本一致,U 形件圓角處焊縫形變量最大,成形溫度為800 ℃時焊縫變形不均勻,隨著溫度升高至850 ℃,焊縫邊緣處變形均勻一致。

        3)22MnB5 高強(qiáng)鋼-Q235 鋼拼焊板的焊縫組織表現(xiàn)與過共析鋼類似,高溫冷卻后以珠光體為主,且其中摻雜少量滲碳體,且隨著加熱溫度的提高,冷卻后的組織更加細(xì)密。

        4)加熱溫度高于850 ℃時,22MnB5 高強(qiáng)鋼-Q235鋼拼焊板進(jìn)行U 形件熱彎曲成形所得成形件,成形件“軟”區(qū)Q235 鋼與“硬”區(qū)22MnB5 高強(qiáng)鋼區(qū)的抗拉強(qiáng)差值區(qū)間約為550~1000 MPa,伸長率差值區(qū)間約為8%~20%,“軟”區(qū)的伸長率達(dá)到35%,“硬”區(qū)為5%,滿足了22MnB5 高強(qiáng)鋼-Q235 鋼拼焊板熱成形件“軟”“硬”兼具的要求。

        猜你喜歡
        沖壓件高強(qiáng)母材
        高強(qiáng)
        文史月刊(2023年10期)2023-11-22 07:57:14
        基于PLC的沖壓件生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)設(shè)計
        淺析沖壓件測量點(diǎn)的規(guī)劃
        模具制造(2019年10期)2020-01-06 09:13:08
        基于3D掃描的沖壓件質(zhì)量檢測
        模具制造(2019年7期)2019-09-25 07:30:04
        淺談汽車鍍金沖壓件回彈的解決方法
        模具制造(2019年7期)2019-09-25 07:29:56
        銅與不銹鋼激光焊接頭金相組織
        看誰法力更高強(qiáng)
        童話世界(2018年8期)2018-05-19 01:59:17
        Sn/Al真空釬焊壓力下母材氧化膜的破碎效果
        母材及焊絲對轉(zhuǎn)向架用耐候鋼焊接接頭性能的影響
        電焊機(jī)(2016年8期)2016-12-06 08:28:44
        雙聯(lián)法冶煉鐵基非晶合金母材的工業(yè)化技術(shù)開發(fā)
        山東冶金(2015年5期)2015-12-10 03:27:40
        中文天堂在线www| 我要看免费久久99片黄色| 天天做天天添av国产亚洲| 少妇高清精品毛片在线视频| 精品久久久久一区二区国产| 人妖熟女少妇人妖少妇| 成av人片一区二区久久| 日本边添边摸边做边爱喷水| 全部孕妇毛片| 国产精品美女黄色av| 免费视频一区二区三区美女| 色与欲影视天天看综合网| 久久99精品国产麻豆| 97久久综合区小说区图片专区| 久久精品国产在热亚洲不卡| 成人免费a级毛片无码片2022| 欧美巨大xxxx做受l| 无码熟妇人妻AV不卡| 你懂的视频在线看播放| 久久久久亚洲精品无码蜜桃| 久久久久无码精品亚洲日韩| 蜜桃av多人一区二区三区| 偷拍一区二区三区高清视频| 亚洲精品无码久久久| 亚洲免费视频播放| 玖玖资源网站最新网站| 午夜视频国产在线观看| 国语自产偷拍精品视频偷| 婷婷色国产精品视频一区| 成人水蜜桃视频在线观看| 中文字幕色av一区二区三区| 精品国产a∨无码一区二区三区| 亚洲国产日韩av一区二区| 亚洲中文字幕在线综合| 欧美性猛交xxxx乱大交3| 日韩国产成人精品视频| 国产人妖av在线观看| 中文字幕网伦射乱中文| 久久99精品久久久久久久清纯| 91蜜桃国产成人精品区在线| 精品精品久久宅男的天堂|