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关于冷成型高强钢的文献阅读总结 主讲人: 李明 高强度钢板的生产 弯曲回弹的分析 回弹改善方法 实例 内容目录 1 代号钢种 IF无间隙原子钢 Mild软钢 IS各向同性钢 BH烘烤硬化钢 CMn碳锰钢 DP双相钢 CP复相钢 HSLA高强度低合金钢 TRIP相变诱发塑性钢 MART马氏体钢 TWIP孪生诱发塑性钢 B steel硼钢 图1 各种高强度板的强度分类 2 3 高强度钢板的生产(本钢BGS600MC 生产为例) 图3 薄板坯连铸连轧工艺流程 铁水脱硫 转炉冶炼 LF 处理( 喂硅钙线)薄板坯连铸 辊底式炉升温均热 1 880 mm轧机控轧 层流冷却 卷取 取样 机能检验 剪切 包装 。 喂硅钙线对硫化物进行球化处理,同时降低钢中的氧含量。 4 图4 控轧控冷工艺 CSiMnPSAl 0.120.601.900.0250.0100.015 表5 BGS600MC化学成分(wB) 注:根据强度要求,加入Nb、V、Ti、Mo等合金元素。 成分设计上采用了低的碳含量,低的硫含量以及硫化物的球化处理。采用 Ti、 Nb复合微合金化,添加适量的Mo,配合热连轧的控轧控冷,通过细晶、析出和 相变强化机制,保证钢板获得要求的性能。 高强度钢板的生产(本钢BGS600MC 生产为例) 5 屈服强度屈服强度 /MPa/MPa 抗拉强度抗拉强度 /Mpa/Mpa 伸长率伸长率/%/%180180冷弯试冷弯试 验弯心直验弯心直 b35mmb35mm -20-20平均平均 Akv/JAkv/J 6256257007001717d=2ad=2a4040 表6 BGS600MC的力学和工艺性能 注:拉伸、弯曲试验取横向试样,冲击试验取纵向试样。 弯曲回弹的分析 图7 波形钢腹板传统模压法示意图 材料变形分为弹性和塑 性两个变形部分。 冲压结束后,弹性变形 部分回复原状,产生回 弹,并伴随应力变化。 6 板料弯曲回弹产生的原因: 第一,板料弯曲成形过程中,外表面受拉应力,内表面受压应力,应力状态不 一致且内表面所受到的压应力不容易发生屈服,从而外力移除后易引起回弹; 第二,外力在弹塑性变形阶段卸载时,进入塑性变形状态的内外两侧区域会保 留部分应力而使板料成形,但中间部分还处在弹性变形状态的区域会因为弹性 回复而产生回弹,并且回弹量较大; 第三,弹性变形总是伴随在金属塑性成形过程中,即使在板料弯曲过程中全部 区域都已经达到纯塑性变形状态,但外力移除时,仍然有弹性变形部分要进行 弹性回复,从而产生回弹。 弯曲回弹的分析 弹性变形阶段 弹塑性变形阶段 纯塑性变形阶段 7 控制回弹的措施: 选择弯曲性能好的材料。用屈服极限小、弹性模量大的材料作为 弯曲件,可获得较高的弯曲质量。 选择较小的相对弯曲半径。 选择需要的模具间隙。 设计合理的工件形状。 采用合适的组织状态(DP钢)。 采用校正弯曲方式。 在模具上采取措施(补偿)。 弯曲回弹的分析 8 回弹改善方法 通过调整工艺参数来控制 通过后续整形工序来控制 通过对模具进行物理补偿来控制 回弹控制方法: 液压成型技术适用于双相钢、复相钢、TRIP钢等多种钢材,在先进高强钢制零 件中应用广泛,尤其是结构件,如汽车座椅骨架、侧面撞击横梁、保险杠、发动 机支架、散热器支架、仪表板横梁、散热器支架和车顶横梁等结构件。 液压成型技术可用于强度在 1000MPa以下的高强 钢。 9 实例 取消两侧上模牵制, 则钢板的平直记忆功能便得不到较好的发挥, 代之 以 “ 摊煎饼式”多级逐步由内向外的碾压,则钢板可保持较大自由度 的收缩 ,转角的一系列缺陷得到明显控制。 图9 波形钢腹板冷成型设计要求 图10 无牵制模压法示意图 材料:Q345C板厚1018mm 10 实例 图11 保险杠零件形状 图12 压边力对截面回弹影响的模拟结果 压边力选为5000kN可以得到成形质量较 好的产品,无起皱、拉裂,回弹也较 小。 图13 回弹光照图 材料: DP500 11 实例 图14 回弹响应参数示意图 图15 压边力对回弹的影响 图16 高强钢和普通钢帽形件回弹模拟图 硬化系数越小 ,应变强化系 数越小,截面 扩口和翼边下 沉越小,回弹 越小 帽形截面冲压件 模具间隙越小,压边力越 小,凸模圆角和凹模入口 圆角越小,回弹越小。 材料:DP600 12 实例 图16 回弹试验装置示意及回弹试样外形 图17 两种试验钢回弹角的试验结果与模拟结果对比 图18 当压边力为200kN时SZBS600钢在不同摩擦因数下得模拟结果 随着摩擦因数增加,回弹角呈明显 下降趋势。这是因为,随着摩擦因 数增大,板料冲压成形时拉裂的倾 向增大,而相对大的摩擦阻力可以 增大应力变形区,从而使得板料内 外表面的应力状态趋于一致,从而 减小回弹角。 材料: SPFH590 钢、 SZBS600钢 抗拉强度大 于600MPa 13 图19 压边力为200kN时摩擦因数对 SZBS600钢回弹角的影响 thanks
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