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制作 | 轿车B柱高强度钢热冲压工艺研讨

发表时间:2021-05-23 13:30

制作 | 轿车B柱高强度钢热冲压工艺研讨
 
高强度钢热冲压工艺流程
 
高强度钢热冲压工艺也被称为热成形技能或许冲压硬化技能,是一种以处于红热阶段的高强度钢板料为原资料进行冲压加工最终成形的加工进程。热冲压加工进程中,首要需求核算原资料用量,而且下料等待加工,然后把下料好的高强度钢在加热设备中加热处理,直到高强度钢奥氏体化,此时加热设备的加热温度处于880~950℃范围之内,最终将现已奥氏体化的高强度钢资料放到具有冷却功用的模具上进行资料成形加工。在这一进程中,模具外表会使高强度钢资料钢冷却、淬火,出现相变,最终形成马氏体。相关试验研讨显现,热冲压工艺能够将钢强度从500~600 MPa提升到1 500 MPa,这就意味着经过热冲压工艺加工成形的轿车B柱的强度大幅进步,能够提升到原来强度的250%左右。因而热冲压工艺这一技能在轿车高强度钢的成形进程中得到了广泛推重。
 
相比较于一般冷冲压这一传统加工方法,热冲压与之的区别和本身优势着重体现在三个方面。第一,热冲压工艺加热后高强度钢资料有着较小的变形抗力,杰出的塑性,较高的成形极限,而且愈加简单成形,以上长处关于下降资料对成形设备和模具的要求有着严重推进作用;第二,鉴于以超高强度钢为原资料进行加工制成的轿车零件强度非常高这一特色,这将关于进步车身的抗冲击功用与疲惫才能,增加轿车的安全性等方面有着至关重要的作用;第三,由于高强度钢热冲压工艺能够大大提升零件的强度和抗冲击才能,这便从结构上能够有效削减加强板数量,简化车身结构和零部件规划,大大推进轿车行业向着车身轻量化这一展开方针的迈进。热冲压成形零部件在轿车的车身支撑结构类零件如 B 柱,前后保险杠,纵向承载梁等使用非常广泛,以轿车B柱高强度钢成形为例,对热冲压工艺进行研讨探讨,这样有助于快速、精确地研讨对热冲压工艺的成形规则以及传热规则,而且关于热冲压工艺的相关模具规划等要害性问题的剖析与处理供给了新思路和处理方案。
 
轿车B柱热冲压工艺
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轿车B柱高强度钢成形时应该归纳考虑到轿车B柱结构上的特色,例如顶部凸台高,两端存在深台阶等复杂难加工的结构要素,还应该考虑到轿车B柱加工中单薄地区简单变形,在加工成形进程中简单起皱等问题和难点,现在针对轿车B柱高强度钢成形的工艺流程包含拉延、修边、冲孔、整形这四道工序。在对轿车B柱高强度钢热冲压工艺进行剖析时借助核算机剖析软件依照确认参数值,数值模仿前期处理,数值成果剖析三个步骤进行研讨。
 
2.1 确认参数值
 
借助三维建模软件CATIA构建轿车B柱的有限元模型便于后续研讨剖析。鉴于热冲压工艺部件的影响要素很多,而且各个影响要素之间并非独立,例如温度、塑性等,所以在工程实践中常用热-力-相变耦合剖析方法这一研讨办法。对高强度钢材的模型建模时设定资料参数,钢材厚度,加热后最终温度。在热冲压工艺加工前期,虽然模具温度会由于和板料触摸逐渐上升,可是内部的冷却水道也会起到降温冷却作用,所以前期的模具温度近似不变。对轿车B柱高强度钢热冲压工艺进行有限元模仿时,整个进程依次为加热、传输、成形、淬火与冷却。
 
2.2 数值模仿前期处理
 
关于轿车B柱高强度钢热冲压工艺的数值模仿前期处理步骤依次为:模型导入,清晰冲压,压料面规划,拉延筋规划,弥补面规划这五部分。首要构建轿车B柱有限元模型后,经过软件对模型附加B柱高强度钢这一特色进行模仿实物,将在CATIA中构建的B柱有限元模型导入到Autoform软件中,赋予弯曲加强膜单元类型剖析B柱有限元模型;其次确认冲压的详细方向,在清晰参数值后确认冲压方向,这一工序的确认准则应该尽可能确保冲压方向和其他工序方向一致,该步骤的目的在于削减翻转次数有利于流水线作业,节约生产时刻,确保模型制作质量,其次在这一准则下确认冲压方向也有利于缓解操作人员压力,下降操作人员劳动强度。
 
关于压料面进行规划的目的是便于板料成形,为了确保高强度钢板料在热加工成形进程中不会发生破损、开裂等问题。该工序需求结合考量B柱高强度钢部件形状以及压料面规划理念,确保压料面润滑,便于板料向凹模移动;关于拉延则是热冲压工艺的要害点和难点,为了防止生产进程中简单出现决裂、颈缩、起皱,经过规划拉延筋的方式改善板料活动状态,进步部件活动均匀性,进一步确保B柱高强度钢部件成形质量;关于弥补面规划工艺包含内外两部分。其中内部工艺弥补面作用为添补部件内部孔洞、倒角;外部工艺弥补面所起到的作用是依照规划出的特定拔模角度对压料面和部件外轮廓线进行衔接。以上工序均可在Autoform软件中模仿,对轿车B柱高强度钢热冲压工艺进行数值模仿前期处理。二手冲床回收?
 
2.3 数值成果剖析
 
轿车B柱高强度钢资料的外表硬度、强度规范等要素都直接关系到热冲压工艺的使用性。有限元模仿规划的作用是经过轿车B柱的数值模仿成果剖析,清晰强度、硬度,板料抗压功用等。数值剖析和工程实践均标明,轿车B柱高强度钢进行热冲压成形工艺后,全体厚度均匀,没有发生破损、开裂、起皱等传统加工常见的问题,除此之外,B柱硬度、强度都高于规划的规范要求,而且产品成形的作用杰出。
 
挑选热冲压工艺模具的注意事项
 
关于传统的冷冲压模具,在挑选时只需求考虑模具只负责部件成形的功用,可是关于轿车B柱高强度钢热冲压工艺,由于模具的功用一方面服务于部件成形,另一方面起到冷却淬火的作用,所以关于热冲压工艺模具的挑选通常更复杂。因而在对轿车B柱高强度钢热冲压工艺模具的挑选上需求愈加注意,不仅从模具的资料挑选方面,还有模具规划方面都需求进行愈加严谨地把控,只要这样才能满意模具既服务于部件成形,又要冷却淬火的要求。
 
首要模具资料的热传导系数要好,只要这样才能够促使钢板和模具外表高效传热,而且发挥冷却功用。其次模具资料热导才能要高,而且硬度高、耐磨功用好、热疲惫功用优异,能够始终在成形进程中坚持尺寸安稳、硬度杰出,承当加工进程中不可避免的磨损;除此之外,冷热交替的工作状态下应该坚持杰出功用,不影响使用寿命。最终,模具资料防腐蚀功用要好,为避免内部冷却管道被锈蚀。现在国际上关于热冲压的模具资料的挑选通常以含有较高的Ni、Cr元素的资料优先,挑选模具资料要符合实际需求,归纳考量热传导系数,热导才能,硬度,耐磨功用,热疲惫功用,防腐蚀功用,使用寿命等多种要素,合理挑选模具资料。
 
虽然热冲压工艺具有很多长处,可是其回弹性差,这就对规划B柱高强度钢热冲压工艺的模具提出了新的要求——根据热胀冷缩原理,让冷却系统更快速、均匀地进行冷却这道工序。因而 除了挑选模具资料的一系列要求之外,关于B柱高强度钢热冲压工艺的模具规划也应该考虑系统密封性等外部要素。结合数值成果剖析与数值规划,前期模仿模具等对B柱高强度钢热冲压工艺的模具进行规划,要确保管道作用。除此之外,热冲压工艺在成形部件规划、工艺调试等方面均具有独特且鲜明的特色,这些都有可能对B柱成形均产生影响,所以仍需求针对这些特色进行详尽剖析。
 
结语
 
高强度钢资料由于能够减轻车身重量,能够满意磕碰的强度要求,以及节能环保等长处,在轿车的很多结构件中使用极为普遍,特别是轿车B柱。虽然高强度钢具有极佳的强度,可是在一般冷冲压成形时成形功用不佳,成形力大,回弹变形的操控难度高,存在拉裂缺点等问题导致传统的冲压加工工艺无法对高强度钢进行加工。而现在只要热冲压成形工艺能够处理传统冲压成形工艺在高强度钢加工范畴的一系列问题,经过对轿车B柱高强度钢热冲压工艺展开相关的研讨发研讨,从高强度钢热冲压工艺流程,数值模仿剖析、模具挑选等方面,对使用热冲压工艺的难点和要害点进行剖析研讨,论述了使用热冲压工艺的优势,特色以及合理性与科学性。轿车B柱高强度钢热冲压工艺既能够满意轿车行业热成形零部件的功用和加工要求,又能够支撑国内轿车轻量化技能的展开与创新、满意安全磕碰要求,对轿车B柱高强度钢热冲压工艺展开研讨具有重要意义。
 

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