基于强化机制提高覆盖件局部凹痕抗力

摘!要!本文通过双曲扁壳零件对覆盖件局部凹痕抗力进行了系统研究!针对深拉深板"烘烤硬化板和含磷高强板 <个级别的汽车薄钢板系统地研究了板材厚度"屈服强度和扁壳曲率对覆盖件局部凹痕抗力影响# 以及烘烤硬化" 加工硬化等强化机制对提高覆盖件局部凹痕抗力发挥的作用! 关键词!汽车覆盖件$局部凹痕抗力$冲压成形
) . 2 < L $非烘烤板! 烘烤前后 ( $ 9 ! 基本没有变化 ! 烘烤对零件的局部凹痕抗力无明显影响( 烘烤后厚 度相同 ’ =V$ 9 > " AA& 的 Q 0_ < % $与 ) . 2 < L $的 局部凹痕抗力基本接近! $ 9 ? AA 的 Q 0_ < % $烘烤板 的 局 部 凹 痕 抗 力 最 高# 因 此! 用 $ 9 > " AA 或 的 烘 烤 板 替 代 $ 9 ? $ AA Q 0_ < % $ $ 9 > " AA 的 ) . 2 < L $高强板!覆盖件的局部凹痕抗力基本相当 或有提高#
图< 凹痕深度试验曲线 @ !典型的载荷 C 9 < C : B 8 8 7 B J C K @ J I K ; J I ; D: E P U I !0 Y R N Y N
试验发现#板材厚度增加# 覆盖件局部凹痕抗 力提高#覆盖件板材厚度的微小变化对局部凹痕抗 力有敏感影响& 从图 % 可以看出# 在成形条件 $ 模 具弧高’板材屈服强度和成形压边力 ! 相同的情况 下#两种厚度 Q 0_ < % $ 成形零件产生 $ 9 ! AA 可见 凹痕的载荷 ( $ *# 厚度的微小变化 $ = V % $ 9 ! 相差 ! ! # 局部凹痕抗力性能相差近 " 外载荷 $ 9 $ " AA ! " ] 作用下覆盖件产生局部凹痕是一种塑性变形行为# 板材屈服强度增加# 覆盖件局部凹痕抗力提高& 从
’ & Q 0 _ < % $ $ 9 > " ! $ & Q 0 _ < % $’ $ 9 ? $ ’ & ) . 2 < L $$ 9 > " & Q 0 _ < % $’ $ 9 > " ’ & Q 0 _ < % $$ 9 ? $ & ) . 2 < L $’ $ 9 > "
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B ; : !通过增加压边力提高覆盖件局部凹痕抗力 利用加工硬化特性改善提高覆盖件局部凹痕抗 力的主要途径之一是增加成形压边力# 从图 L 可以 看出!在相同的成形条件下 ’ 板材厚度和成形凸模 弧高& !零件成形压边力的改变对零件局部凹痕抗力 有一定影响!载荷 凹痕深度曲线随压边力增加略有 @ 提高#试验发现! 在实验的压边力范围内! 压边力 每增加! ! 局部凹痕抗力 ’ 以( " ; $ 9 ! 评定 & 提高达
第! !卷 第"期 # $ $ %年! $月
塑性工程学报
& ’ ( ) * + ,’ -. , + / 0 1 2 1 0 34 * 5 1 * 4 4 ) 1 * 5
6 7 8 9 ! ! 7 9 " !* ’ : ; 9! # $ $ %
基于强化机制提高覆盖件局部凹痕抗力
! 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院"北京! #!李东升!周贤宾 ! $ $ $ = <
# !试验原理及方法
针对矩形双曲扁壳覆盖件 % < $ $ AA\< ? $ AA& 进行局部凹痕抗力试验! 试件由两套不同中心弧高 的双曲度凸模在不同的压边力下冲压制成 % 如图 ! 所示& !凸模中心弧高 F V " AA#7 # # $ = AA#7 !V # V< < ? $ AA$ 凸 模 中 心 弧 高 F V! $ $ AA#7 ! V ! ! $ = AA#7 > = = AA$ 毛 料 尺 寸 为 % ! $ AA \ # V!
表! 压边力 D " E F G B H , !烘烤前后 % C ; !的比较! 烘烤条件! # I C J" : C " . + ! 0 B O 9 ! 7 A B P C G 7 K7 ^ ( I ^ 7 P I B K JB ^ ; I PQ _ V % " ; !2 $ 9 !O N O B S I ; I A I P B ; E P I ! ? $ g! # $ A C K N 成形凸模弧 高 F’ A A& 材料品种 ’ A A& 烘烤前 ( $ 9 ! 烘烤后 ( $ 9 ! 提高 ’ *& = = ! $ " ! $ % ? ! L $ = ? ’ *& ! ! L ! < $ ! $ # L % ! $ L = L 程度 < " ] # % ] * < # ] # ! ]
W ! 中图分类号!( #( & % > " 9 ! % > < 9 = # ! $ $ ? @ # $ ! #% # $ $ % $ " @ $ $ ! < @ $ % !!!文献引!言
车身作为轿车四大总成之一# 外覆盖件的表面 质量越来越受到制造厂商和客户的重视! 局部凹痕 如触摸按压"磕碰" 抗力是覆盖件受到外载荷作用 % 石子"沙粒等& 时抵抗局部凹痕变形" 保持形状的 能力#是覆盖件使用性能抗凹性的主要内容之一# 同时也是覆盖件形状可靠性的一项重要指标# 与汽 车板材品质"覆盖件结构型式和冲压成形工艺密切 ) ! 相关( !近年来能源问题和环境污染问题引起世界 各国关注#西方发达国家相继颁布了企业平均燃油 ( ) # 经济性法规 % # 为了实现这个目标# 车身 2 + 4& 轻量化和高效节能成为现代汽车工业发展的主流# 车身板厚进一步减薄# 覆盖件的局部凹痕抗力问题 更为突出#迫切需要从材料及冲压工艺等方面综合 探索和挖掘提高覆盖件局部凹痕抗力的方法和途径# 对新型汽车钢板在车身覆盖件中的应用具有重要意 义!
李东升!4 ’, @ A B C 8 J G D Z G # > < 9 K I ; ! 作者简介’李东升#男# ! L > "年生# 北京航空航天大学# 教授#博士生导师 收稿日期’ # $ $ < @ $ L @ # >
图! !试件制备 C 9 ! 7 P A C K ^ J 7 E O 8 I : E P U I JN B K I 8 !Y Y7
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塑性工程学报
第! !卷
图# !试验原理
!加载"O !卸载后残留凹痕 B
图% !板材厚度对局部凹痕抗力的影响 C 9 % ^ ^ I : ; 7 ^ ; D C : S K I G G7 KJ I K ; P I G C G ; B K : I !4 Y
C 9 # P C K : C 8 I7 ^ ; I G ; G !. Y N
试验板材共 < 种级别’ 日本的深拉深钢板 / . @ "含 磷 高 强 度 薄 钢 板 ) 2 4 * % $ 9 ? $ AA& . 2 < L $ % & 和 国 产 烘 烤 硬 化 薄 钢 板 $ 9 > " AA Q 0_ < % $ % !在交货状态下 / $ 9 > " AA 和$ 9 ? $ AA& . 2 4 * 屈服 强度最 低 为 ! #其 次 是 两 种 烘 烤 硬 化 板 为 " $ T . B #含磷高强板屈服强度最高为 # !为 # ! $ T . B " $ T . B
< !覆盖件局部凹痕抗力影响因素分析
图<是一组典型的载荷 凹痕深度试验曲线& 在 @ 载荷较小 $ () " $ *!的情况下#凹痕不明显# 随着 载荷增加# 曲线发生转折# 开始有可见凹痕出现# 且凹痕深度随载荷增加呈稳定增加趋势& 还可进一 压边力’ 模具弧高 ! 相 步看出#在零件成形条件 $ 同的情况下#载荷随凹痕深度变化趋势与板材品种 有关# 深拉深板 / . 2 4 * 的曲线明显低于 Q 0_ < % $ 烘烤板和 ) 高强板 # 前者成形零件局部凹 . 2 < L $ 痕抗力比后两种板材明显低&因此# 用载荷 凹痕深 @ 度曲线可以比较评判零件的局部凹痕抗力性能&
图" !板材屈服强度对局部凹痕抗力的影响 C 9 " ^ ^ I : ; 7 ^ C I 8 JG ; P I K ; D7 KJ I K ; P I G C G ; B K : I !4 Y R Y
# 因此#可以! 综合反映板材厚度和屈服强度对 = " # 局部凹痕抗力的影响&从图>可以看出 ( 之 = $ 9 !与! " 间呈 近 似 正 比 关 系" $ 9 > "的 ) . 2 < L $与$ 9 ?厚的 Q 0 _ < % $成形零件的( $ " *#而二 $ 9 !基本接近#约为! # 者! = 的 值 也 基 本 接 近# 约 为 ! $ < * 左 右" 同 样# " 厚的 比 厚的 $ 9 > " A A Q 0 _ < % $ $ 9 ? $ / . 2 4 * 成形零件 # 的( $ *#而二者的! = 值相差近! > *& $ 9 !增加约! "
!第"期
李东升 等)基于强化机制提高覆盖件局部凹痕抗力
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从图= B可以看出)Q 0_ < % $烘烤板成形零件烘 凹痕深度曲线明显提高( 而从图 = 烤后载荷 @ O 可以 看出)) 高强度板成形零件烘烤前后载荷 . 2 < L $ @ 凹痕深度曲线基本无变化# 由表!可见! 两种厚度 Q 0_ < % $ 烘烤板! 烘烤 后局 部 凹 痕 抗 力 ’ ( $ ] 以 上( 而 $ 9 !& 提 高 #