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车门防撞梁的热冲压试验研究 摘要:在热冲压成形工艺分析的基础上，利用具有自主知识产权的薄板热成形马氏体钢中试线，以自主开发的热冲压后强度级别分别为1.5Pa的热成形马氏体钢板为原料，设计制造热冲压模具，进行了小批量热冲压零件制备。通过调节各工艺参数优化热冲压工艺，成功试制出满足汽车用户要求的热冲压车门防撞梁。关键词:热冲压,热成形,马氏体钢,车门防撞梁车门防撞梁的热冲压试验研究钢铁研究总院结构材料研究所先进钢铁材料技术国家工程研究中心热成形马氏体钢热冲压技术具有成形、淬火一体化的基本特征，钢板在加热后具有较好的成形性，热冲压过程中成形压力小，可获得较高尺寸精度的产品。热冲压技术的关键技术问题，包括成形模具的设计、成形压力机与加热设备的设计、成形过程中的温度场分布和摩擦条件改变等。利用热冲压技术来生产形状复杂的超高强度级别的重要安全部件，可免去耗时、耗能的回火工序，不仅具有明显的减重和节能效果，还能够使零件紧凑化、高性能化。20世纪后期，热成形马氏体钢零件开始应用于汽车的防柱、保险杠、通道等安全部件，使汽车获得高碰撞安全性和轻量化效果。我国部分引进车型已经应用热成形马氏体钢零件，部分国产车型也在开始应用此类零件试验.1.1原材料试验原材料采用自主开发的热成形马氏体钢板，厚1.5，热冲压成形后零件拉伸试样抗拉强度达到1.5强度级别。1.2设备热冲压成形试验在自主开发的薄板热成形马氏体钢中试线上进行，关键设备包括TDY27薄板拉伸液压机、变压吸附式制氮机系统、气体保护高温加热炉和热成形模具。1.3过程装模多轮次调试确定毛坯规格零件试冲压激光切割合格工件零件解剖及形状尺寸检测合格零件综合性能试验。结果与分析2.1热冲压缺陷分析根据热冲压工艺特点进行工艺计算，确定热冲压毛坯形状和尺寸，是顺利调试出合格工件的前提。必须对落料毛坯的形状进行合理设计，以适应热成形工艺，消除成形缺陷。热冲压试验表明，热冲压毛坯的确定与冷冲压工艺存在较大区别，其修边余量应较冷冲压毛坯小，以减小坯料流动阻力，防止局部破裂或颈缩。为此，确定了合理的落料毛坯规格。然而，用设计的热成形模具热冲压4种强度级别的热成形马氏体钢板时，均发现缺陷集中表现为凸台破裂和颈缩，如图1。针对上述缺陷，改进了模具结构和热冲压成形工艺，最终获得了合格的热冲压成形工件。无缺陷的热冲压成形工件经激光切割、切边、切孔后获得的最终零件，即可进行微观组织分析、力学性能测试及形状尺寸检测。研究发现，4种强度级别的钢板在热冲压成形过程中的成形性能表现差异不大，发生缺陷的情况基本一致，因此认为不同强度级别的热成形马氏体钢板，其热冲压缺陷产生的敏感性与钢板强度关系不大，与零件结构形状有很大关系。2.2零件的微观组织4种强度的热冲压马氏体钢板在高温加热炉里加热至奥氏体化温度以上时，通过变压吸附式制氮机系统对钢板进行加氮气保护，有效减轻了加热薄板的脱碳氧化。对试制的4种强度级别的防撞梁横断面脱碳层以内的微观组织进行了观测，其组织为均匀细小的马氏体，足以保证热冲压零件的性能要求，如2.3零件的力学性能在试制零件较平直的部位取板拉伸试样，获得4种强度级别的工程应力应变曲线(如图4)和零件横断面的硬度分布，可以看出，热冲压后的零件强度级别可达到1.5Pa、2.2Pa，硬度分布均匀且满足防撞要求。2.4零件的形状和尺寸经新型EXAscan扫描仪扫描，以及gemagic软件与原始数模的比对，实际零件的形状和尺寸与数模十分吻合，满足其装车要求。2.5零件静压试验参照GSS214等车门强度检测试验标准对提供的合格零件进行检测。试验方式:自制支架。静压强度试验表明，单个零件碰撞最大抗力高达7000(如图7)。零件强度的提高将有效降低最大弯曲高度，提高碰撞安全性。加热薄板表面氧化脱碳情况(b)加氮气保护表面脱碳轻微(a)未加氮气保护表面严重脱碳4种强度级别试制零件横断面的微观组织(脱碳层以内)结束语注意冷、热冲压状态下的毛坯形状和尺寸设计原则的根本区别，根据热冲压成形工艺特点和零件形状特征设计落料毛坯是成功试制热成形零件的前提。合理优化热冲压工艺和模具结构是成功试制合格热冲压成形零件的关键。瑞气是一家从事气体设备及气体产品应用研究开发的专业制氮机厂家，是中国常温空分领域的领导品牌和功勋企业。公司的核心业务包括：气体设备+气体产品。上海瑞气始创于1979年，在常温空分应用领域，我们拥有40年的经验，始终坚持为客户创造价值的理念，为全球气体及气体设备领域提供独特的产品、服务、技术咨询和解决方案。在中国，瑞气50多个营销分支机构、100多个服务网点遍布30多个省市；在全球，瑞气的营销遍及东南亚、中东、欧洲和南美，产品远销20多个国家，在石油、化工、煤矿、冶金、轮胎、制药、食品、航空等行业得到广泛应用。PARent;">ABSolute;top:0;border:0px;width:0px;height:0px;"> |