高强度薄板在车身上的应用及成形中出现的问题

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1、高强度钢板在车身上的应用及成形时出现的问题南京依维柯汽车有限公司二车身厂常毓斌摘要：本文从高强度钢板的强度性能和工艺性方面入手，着重阐述了高强度钢板在车身上的应用，以及在冲压工艺方面应注意的问题。针对高强度钢板冲压成形特性，提出了选择模具材料、模具制造、工艺润滑方面的注意点，以确保产品质量和模具寿命。关键词：高强度钢板，强度性能，工艺性，拉深，粘结瘤，回弹1.引言在汽车制造业中，节约能源一直是技术人员解决的主要问题之一。影响汽车燃料经济性的因素很多，如汽车自重、发动机功率、传动效率以及各种摩擦阻力等。采用钢

2、板制造汽车车身具有很大的减轻质量潜力。从材料角度出发，使用高强度钢板可减轻质量5%，如果配合加工制造和设计的减轻质量潜力（分别可达15%和25%），则减轻质量效果会十分显著。2．高强度钢板在车身上的应用车身上对汽车零件材料减薄，必须首先提高材料的强度，保证零件的可靠性。高强度钢板所以得到应用和发展，主要是能减薄板厚，降低重量，这是其基本优越性所在。高强度钢板的应用及其在汽车各类构件中的作用见表1。表1高强度钢板的应用和作用构件使用中可能承受的变形量用高强度钢板制造的零件需要的零件性能板厚、强度和性能之间的关

3、系方程大的塑性变形保险杠、加强板、门高的压溃强度边梁、加强筋高的撞击吸收能量小的塑性变形车顶盖、门、油箱盖板高的压痕抗力非常小的弹性与塑性变形车身边梁、横梁高的弹性模量值非常小的变形边梁、车轮高的疲劳强度表中Ps为压溃强度，AE为压溃吸能，Pt为压痕抗力，P为微量变形抗力，σw为疲劳强度，σb为抗拉强度，t为板厚，σp为成形构件应变下的流变应力，ED为动负荷设计弹性模量，n为常数。由表1中各类关系方程可以看出，除疲劳强度外，其它各性能均正比于板厚和相应的材料性能（抗拉强度、流变应力、动负荷设计弹性模量）n次

4、方的乘积。如果材料的性能提高，在所要求的性能不变或略有提高的前提下，则板材构件的厚度可以减薄。高强度钢板用于汽车车身，除能够减薄零件、降低汽车自重外，还能够达到以下目的：a）用于汽车表面件，以提高抗凹陷性；b）用于汽车易碰撞部位以提高抗毁坏能力。高强度钢板的使用不仅减轻了车重，还使车体的扭转刚性得到显著提高，同时，车体的弯曲刚性也得到提高，因而保证了整车的抗冲击安全性。近两年依维柯二车身厂在高强度钢板的使用中进行了多次冲压工艺试验，目前已在都灵V系列车型中实现了顶盖、后开门、前围左右板等零件（见附图1）使用

5、高强度板，顶盖和后开门等外板件料厚由0.8mm减为0.7mm。附图13．高强度钢板的成形性能所谓高强度钢板即抗拉强度不小于340Mpa、屈服强度为210～550MPa的钢板，我厂生产用的宝钢含磷高强度钢板（B170P1）是在低碳钢中通过添加一定量的磷、锰等固溶强化元素来提高强度，抗拉强度不小于340Mpa、屈服强度为260Mpa。高强度钢板用于车身生产有其不利的一面：a）降低疲劳强度和焊接性能；b）降低钢板的塑性成形性能。在车身外覆盖件的选材方面，对n值（材料硬化指数）和r值（板厚方向性系数）要求较高。n值

6、大，表示材料的变形抗力随变形的进展而增大的速度高。因此，在同样的条件下，n值大的材料在成形中不易出现局部的集中变形和破坏，能扩展变形区，使变形均匀稳定；r值大的材料，厚度变薄量小，起皱的趋向降低。采用高强度钢板后，由于钢板本身的化学成分、组织、材料的变化，因而对冲压成形有不利影响。随着强度的提高，n值、r值、延伸率等特性在很多情况下都低于低碳钢钢板。除了成形性能较差外高强度钢板成形后回弹较严重。表面翘曲度θ即回弹也是反映钢板成形性能的重要指标之一，屈服强度越高，回弹越大，n值低，不产生应变扩散，易于产生形状

7、不良，所以车身外覆盖件用屈服强度高的钢板，易于产生回弹现象。4．高强度钢板拉深特点由于高强度钢板的屈服点高，硬度高，冷作硬化效应显著，高强度钢板进行拉深时其特点如下：1)因导热性比普通低碳钢差，导致所需变形力大；2)高强度钢板拉深时，塑性变形剧烈硬化，拉深时容易起皱，需要较大的压边力；3)板料在拉深凹模圆角处的弯曲和反向弯曲所引起的变形，通常会在产品侧壁形成凹陷变形使得尺寸精度和形状要求较高的产品需要增加整形工序来达到；4)高强度钢板在深拉延和部分翻边工序中容易出现粘结瘤和回弹，造成零件表面拉痕和尺寸超差。

8、板料如附图2所示，从微观角度看，板料与模具表面都是凹凸不平的粗糙面，由于拉深过程中压边力较大，载荷由局部凸起部位承受单位压力很大；又因板料与模具间产生相对运动以及板料的塑性变形产生热能，板料与模具直接接触，板料凸起部位被模具凸起部位刮下成为碎片堆入模具凸起部位前方，如温度足够高，使得碎片熔化、枯焊在模具上，形成粘结瘤。粘结瘤一且形成就很难脱落，且越粘越大，从而导致板料拉深产品表面留下严重划痕。另外，拉深速度、板料