先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板沖壓成形破裂實(shí)驗(yàn)研究與表征分析.pdf

1、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板在汽車(chē)工業(yè)中的使用量越來(lái)越大,沖壓成形工藝是汽車(chē)生產(chǎn)中非常重要的零件成形方法,其優(yōu)越性不可替代。為滿(mǎn)足汽車(chē)輕量化要求,鋼板厚度不斷減薄,為不削弱汽車(chē)性能,鋼板強(qiáng)度必須增加。隨著鋼板強(qiáng)度級(jí)別的不斷升高,沖壓成形中的破裂問(wèn)題變得越來(lái)越明顯,所以有必要對(duì)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板在沖壓成形過(guò)程中的破裂問(wèn)題進(jìn)行深入研究。
　　本課題基于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(基金編號(hào):51105246)開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)高強(qiáng)度雙相鋼板(DP59

2、0,DP780,DP980)和馬氏體鋼板(MS1180, MS1300)進(jìn)行單向拉伸實(shí)驗(yàn)、沖孔實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)、脹形實(shí)驗(yàn),然后對(duì)各工藝下破裂試樣的斷口形貌進(jìn)行觀察,分析了先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板成形過(guò)程中產(chǎn)生破裂的類(lèi)型及特征,定性及定量比較了不同材料在相同工藝條件下、同種材料在不同工藝條件下的斷口形貌差異,以期進(jìn)一步了解沖壓成形破裂的機(jī)理與規(guī)律,主要研究成果如下:
　　(1)探索了基于DigitalMicrograph軟件的韌窩定量分析方法,

3、并利用此方法定量分析了不同強(qiáng)度鋼板在單向拉伸、沖孔、擴(kuò)孔、脹形工藝中破裂的斷口形貌特征。
　　(2)在單向拉伸試驗(yàn)中,DP590、DP780的斷裂類(lèi)型為韌窩型韌性斷裂, DP980,MS1180和MS1300以韌性斷裂為主,局部有解理斷裂特征。隨著鋼板強(qiáng)度級(jí)別的升高,延伸率降低,塑性應(yīng)變比降低,平均韌窩直徑減小,韌窩密度先增大后減小。平均韌窩直徑與抗拉強(qiáng)度間符合冪函數(shù)關(guān)系:d=10502.32σ1.21。不同拉伸方向試樣的斷口形貌

4、沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別,45°方向的韌窩分布比0°、90°方向更均勻。
　　(3)研究了3種沖壓成形工藝下破裂的斷口形貌特征。沖孔工藝中,光亮帶比例與抗拉強(qiáng)度間符合冪函數(shù)關(guān)系:f=239.9σ0.36;DP鋼隨著強(qiáng)度級(jí)別的升高,斷裂帶越來(lái)越平整;MS1180和MS1300的斷裂帶由非常細(xì)小的拉裂韌窩組成, MS1180平均韌窩直徑大約1.6μm,MS1300平均韌窩直徑大約1.2μm。擴(kuò)孔工藝中,隨著鋼板強(qiáng)度級(jí)別的升高,擴(kuò)孔率降低;DP59

5、0、DP780、DP980、MS1180、MS1300五種高強(qiáng)度鋼板的斷裂類(lèi)型均為韌窩型韌性斷裂,隨著鋼板強(qiáng)度級(jí)別的升高,平均韌窩直徑減小,韌窩密度先增大后減小。脹形工藝中,DP780和DP980的斷裂類(lèi)型也屬于韌窩型韌性斷裂,DP780的韌窩比DP980更大更深。
　　(4)總結(jié)了不同成形工藝下的宏觀破裂類(lèi)型和應(yīng)力狀態(tài),結(jié)果表明,單向拉伸破裂類(lèi)型為中間貫穿破裂,破裂時(shí)刻處于三向拉應(yīng)力狀態(tài);沖孔為厚向貫穿破裂,破裂時(shí)刻受剪切應(yīng)力;