工艺参数对硼钢热冲压成形质量影响研究.pdf

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1、科技创新2017年第11期科技创新与应用工艺参数对硼钢热冲压成形质量影响研究高波（陕西省宝鸡市宝钛集团锻造厂，陕西宝鸡721000）摘要：文章以某一M型截面为研究对象，采用有限元模拟的方法研究冲压速度、压边力和摩擦系数对该零件冲压成形质量的影响规律。研究表明：热冲压过程中，高速冲压可以减小板料破裂的可能性，当冲压速度达到一定数值时，冲压速度对减薄影响不明显；当增大压边力时，会使零件在侧壁处减薄严重，压边力过大时，零件会发生破裂；研究的M形件的内侧壁的厚度受摩擦系数影响很大，在热冲压过程中，需要重视板料的润滑状态，尽量减少摩擦系数。关键词：工艺参数；硼钢热冲压成形质量；影响1概述表1与温度相关

2、的材料属性超高强度钢在汽车上的应用，不仅实现了车身轻量化，减少了燃
 M油的排放，同时其超高的强度也提高了车身的碰撞性能，保证了整车的安全性，因此超高强度钢在汽车制造领域的应用越来越广泛[1-4]。近MMMMMMMMMMMMMMMMMMMM年来，热冲压技术得到了广泛的研究。高强钢热冲压技术是将硼钢MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM板加热至900-950℃保温4-5min使其充分奥氏体化，然后迅速转移MMMMMMMMMMMMMMMMMMM到冷模具上进行冲压，同时冷模具对硼钢进行保压淬火，获得抗拉强度为1500MPa级的高强钢热冲压

3、零件[5-7]。由于在高温下成形，板MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM料流动性能好，可一次成形形状复杂的零件。并且零件的回弹量小，MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM零件的精度高[8-10]。MMMMMMMMMMMMMMMMM然而，在热冲压成形零件质量受很多因素的影响。由于硼钢在MMMMMMMMMMMMMMMMMMMM高温下成形，板料的流动行为受应变速率的影响，因此冲压速度对零件的成形性能有一定的影响。同时，成形过程中，压边力的大小和MMMMMMMMMMMMMMMMM板料与模具之间的摩擦力的大小也会对零件的成形性能产生较大MMM

4、MMMMMMMMMMMMMMMMMM的影响。因此，本文基于有限元仿真，以某汽车车门防撞梁上的某一MMMMMMMMMMMMMMMMM个M型的截面拉伸后的零件为研究对象，研究冲压速度，压边力和摩擦系数对其成形性能的影响规律。MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM2M形件热冲压有限元模拟表2不同接触压力和模具间隙下的热传导系数M形件热冲压的几何模型如图1所示。模型由四部分组成：板料为可变形体，上下模及压力板为刚体，他们之间的接触形式为通



用接触。上下模面的间隙为1.21mm，板料尺寸为250×210×1.1mm

5、。的强度越高。3工艺参数对硼钢热冲压成形的影响图1M形件热冲压几何模型3.1冲压速度对减薄的影响高强钢热冲压有限元仿真是一个热力耦合的问题，因此为了更为了研究冲压速度对于硼钢热冲压成形的影响，分别进行了加准确的获得其拟合的结果，需要较多的板料材料属性。材料的各50，100，150，200mm/s冲压速度条件下的有限元仿真，这些仿真都是个物理属性参数见表1。在摩擦系数0.3，模具温度为80℃，压边力10KN，成形温度800℃下冲压行程为42mm。板料与模具之间发生热传导，由于

6、热传导系进行的。数与接触压力和模具间隙有关，根据已有文献，确定热传导系数如图3（a-d）为冲压速度分别为50mm/s，100mm/s，150mm/s和表2所示。随着间隙的减小，界面换热系数增大，随着接触压力的增200mm/s条件下的厚度分布云图。当冲压速度为50mm/s时，M形件大，界面换热系数增大。在冲程为40mm处内侧壁发生破裂；当冲压速度为100mm/s，硼钢在高温下的流变行为如图2所示，采用的是四个温度150mm/s及200mm/s时，最后厚度约为1.0mm，无明显差异。比较得（600，700，800，900℃）和四个应变速率下（0.01，0.1，1.0，10.0/s）的应知：热冲压

7、过程中，需采用高速冲压，这样可以减小板料破裂的可能力应变曲线。从图中可以看出，随着应变速率的提高，硼钢在高温下性。但当冲压速度达到一定数值时，冲压速度对减薄影响不明显。3（b），可以看到换能器中心频率约为5MHz；图3（c）实线为焦点处的参考文献原始信号，虚线为希尔伯特变换后的包络曲线，可以算出换能器纵[1]OLADIPUPOSS，HUS，KOVALSKI，JRetal.VEGFises－向分辨率约为0.38