车门防撞梁的热冲压试验研究.pdf

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1、．生_±产颊琐砀场。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1．5GPa、1．7GPa、1．9GPa、22GPa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中图分类号：U463．834．06文献标识码：A●钢铁研究总院结构材料研究所陈鹰董瀚惠卫军张英建时捷■先进钢铁材料技术国家工程研究中心热成形马氏

2、体钢热冲压技术具有成形、淬火一板，厚1．5mm，热冲压成形后零件拉伸试样抗拉强体化的基本特征，钢板在加热后具有较好的成形性，度达至01．5GPa、1．7GPa、1．9GPa、2．2GPa4种热冲压过程中成形压力小，可获得较高尺寸精度的产强度级别。品。热冲压技术的关键技术问题，包括成形模具的设1．2设备计、成形压力机与加热设备的设计、成形过程中的温热冲压成形试验在自主开发的薄板热成形马氏体度场分布和摩擦条件改变等。。利用热冲压技术来钢中试线上进行，关键设备包括TDY27薄板拉伸液压生产形状复杂的超高强度级别的重要安全部件，可免机、变压吸附式制氨机系

3、统、气体保护高温加热炉和去耗时、耗能的回火工序，不仅具有明显的减重和节热成形模具。能效果，还能够使零件紧凑化、高性能化。201．3过程世纪后期，热成形马氏体钢零件开始应用于汽车的防装模一多轮次调试一确定毛坯规格一零件试冲压撞梁、A柱、B柱、保险杠、通道等安全部件，使汽一激光切割合格工件一零件解剖及形状尺寸检测一合车获得高碰撞安全性和轻量化效果。我国部分引进车格零件综合性能试验。型已经应用热成形马氏体钢零件，部分国产车型也在2结果与分析开始应用此类零件。2．1热冲压缺陷分析1试验根据热冲压工艺特点进行工艺计算，确定热冲压1．1原材料毛坯形状和尺寸，

4、是顺利调试出合格工件的前提。必试验原材料采用自主开发的热成形马氏体钢须对落料毛坯的形状进行合理设计，以适应热成形工2011年第6期汽车工艺与材料AT&MfI19生产礤场艺，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。(a)未加氮气保护表面严重脱碳(a)凸台破裂(bJ加氮气保护表面脱碳轻微图2加热薄板表面氧化脱碳情况

5、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，如图3。【b)凸台颈缩2．3零件的力学-眭能图1车门防撞梁热冲压工件的多发缺陷在试制零件较平直的部位取板拉伸试样，获得4针对上述缺陷，改进了模具结构和热冲压成形工种强度级别的工程应力应变曲线(如图4)和零件横艺，最终获得了合格的热冲压成形工件。无缺陷的热断面的硬度分布(如图5)，可以看出，热冲压后的冲压成形工件经激光切割、切边、切孔后获得的最终零件强度级别可达到1．5GPa、1．7GPa、1．9GPa、零件，即可进行微观组织分

6、析、力学性能测试及形状22GPa，硬度分布均匀且满足防撞要求。尺寸检测。研究发现，4种强度级别的钢板在热冲压2．4零件的形状和尺寸成形过程中的成形性能表现差异不大，发生缺陷的情经新型EXAscan扫描仪扫描，以J~gemagic软件况基本一致，因此认为不同强度级别的热成形马氏体与原始数模的比对，实际零件的形状和尺寸与数模十钢板，其热冲压缺陷产生的敏感性与钢板强度关系不分吻合(如图6)，满足其装车要求。大，与零件结构形状有很大关系。2．5零件静压试验2_2零件的微观组织参照GB15743~U美国FMVSS214等车门强度检4种强度的热冲压马氏体钢板

7、在高温加热炉里加测试验标准对提供的合格零件进行检测。试验方式：热至奥氏体化温度以上时，通过变压吸附式制氨机系自制支架。静压强度试验表明，单个零件碰撞最大抗统对钢板进行加氨气保护，有效减轻了加热薄板的脱力高达7000N(如图7)。零件强度的提高将有效降碳氧化，如图2。低最大弯曲高度，提高碰撞安全性。20j汽车T艺与材料AT&M2011年第6期±生产搬碗场实际零件断面(a)1．5GPa(b)1．7GPa数模断面图6实际零件与数模的比对一一(c)1．9GPa(d)2．2GPa2300图34种强度级别试制零件横断／面的微＼观／组织220021OO(脱碳层

8、以内)∞1900羹1700凸．n(／1500O1000200030004000500060007000最大抗力，NH图7车门防撞梁静压碰