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随着我国汽车工业的迅速发展,对汽车用钢材的要求越来越高,使用高强钢不但可以减轻汽车重量、降低汽车尾气排放,还可以提高汽车的安全性。研究高强度钢的冲压性能和冲压技术对高强度钢在汽车中的应用具有十分重要意义。本文是在这一背景下,对400MPa超级钢的冲压性能、弯曲过程的回弹进行了实验研究和数值模拟;对高强度钢板料的热冲淬火工艺和热冲局部淬火工艺进行了实验研究。论文的主要工作如下: (1)研究了400MPa超级钢的冲压性能。通过拉伸实验测定,超级钢实验板料的屈强比为:0.81~0.87;塑性应变比(r值)为:0.61~0.71;硬化指数(n值)为:0.178~0.190;均匀延伸率在25%左右;冷弯实验结果为全部合格。由实验结果可以得出:400MPa超级钢具有比较好的冲压性能。 (2)超级钢板料弯曲回弹的数值模拟。应用板料成形模拟软件Dynaform模拟分析了超级钢板料V形弯曲、U形弯曲和冲压件的回弹。 通过模拟计算得到:在其它条件不变的情况下,板料V形弯曲的回弹量随凸模圆角半径的增大而增加,随凹模V形角度的增大而减小;在其它条件不变的情况下,板料U形弯曲的回弹值随着凸模圆角半径和模具间隙的增大而增大。 模拟了支架的冲压过程,并得到了零件的厚度减薄率和回弹角度,可以为模具设计和工艺修改提供依据。 (3)超级钢板料弯曲回弹的实验研究。将超级钢板料在500t油压机上进行V形和U形弯曲实验,对实验板料弯曲后的回弹值进行测量,并将实验得到的结果与有限元模拟的结果进行对比。由实验测量值与模拟计算值对比可知,应用Dynaform软件,采用显式算法和隐式算法相结合,可以对薄板冲压成形的回弹过程进行有效的数值模拟,且有限元模拟能准确地反映不同因素对回弹的影响。有限元模拟值与实验测量值的误差小于20%。 (4)高强度钢板料热冲淬火工艺研究。对硼钢板料进行了常温下的拉伸实验和在550~850℃的高温拉伸实验;研究硼钢板料在不同加热温度、不同冷却条件下淬火后得到的组织,由实验可知,硼钢只有在水冷和油冷的条件下,才能获得均匀的马氏体组织。以此为依据,对硼钢板料进行V形弯曲热冲淬火工艺研究时,实验件基本没有回弹,对其显微组织进行检验,得到均匀的马氏体组织。 (5)高强度板料局部淬火工艺研究。对高强度板料进行了淬火前和局部淬火后的拉伸实验,可以看出两者的屈服强度、抗拉强度和延伸率发生了明显的变化,淬火后屈服强度、抗拉强度得到提高,而延伸率出现了下降。将板料加热到950℃后,迅速将其放在U形模具上进行弯曲,同时在模具中通入冷却水对其进行冷却,使实验件局部淬火,改变冷却水的流量,可以得到不同组织的实验件。在冷却水的流量分别为13L/min、4L/min和1.8L/min即冷却速度分别为75℃/s、52℃/s和27℃/s时,进行热冲局部淬火实验。对实验件进行显微组织检验后得出结论:当冷却水的流量大于4L/min即冷却速度大于52℃/s时,实验件能得到比较均匀的马氏体组织。