关键词：热冲压成形;;有限元分析;;压边圈;;轧制;;褶皱
摘 要：轿车B柱是轿车安全性的一个重要部件。本课题以某厂汽车B柱为研究对象,运用数值模拟软件,对22MnB5钢汽车B柱热冲压成形工艺过程进行了有限元分析,截取汽车B柱成形过程中形变最困难的区域,设计制造了热冲压成形模具。随后设计熔炼了一种新成分的超高强度合金钢,进而轧制成符合热冲压成形实验的板料,并进行了热冲压成形实验。主要成果如下:通过有限元分析发现,与板料紧密接触的压边圈严重影响板料温度场,使温度场产生了较大的温度梯度,导致压边圈区域的板料强度远高于拉深区域板料的强度。板料形变过程中,压边圈区域的板料难以进入圆角,最终导致板料被拉裂,间隙压边圈与板料点接触,对温度场的影响较小。形变过程中,间隙压边圈区域的板料可以顺利进入圆角,对热冲压成形而言,使用间隙压边圈更加合理。对汽车B柱进行了常规的热冲压成形有限元分析,发现B柱难成形区域始终出现褶皱,通过分析褶皱的成因,发现使褶皱区域的板料先成形可以有效解决这一问题,即通过采用内部间隙压边圈,有效消除了褶皱。同时确定汽车B柱最优的热成形工艺参数为板料初始加热温度930℃,冲压速度为150mm/s。对自主设计的超高强度合金钢进行轧制,获得1.5mm厚度的板料,经880℃正火、260℃回火后,材料抗拉强度达到了1600MPa,屈服强度达到1298MPa,硬度达到47HRC。针对汽车B柱的难成形区域自主设计制造热成形模具,模具采用内压板的设计来消除热成形过程中板料产生的褶皱。通过采用轧制的超高强度合金钢板料进行热成形实验,获得了褶皱较少的实验件,验证了内压板工艺的正确性,经过热冲压成形后,实验件的抗拉强度达到了1213MPa,屈服强度达到了986MPa,硬度达到37.9HRC。
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