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随着经济的发展,汽车已经成为了人们生活中的必需品,从而推动了汽车产业的发展,与此同时节能减排以及汽车安全性能问题已经成为了大家的关注问题。汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃油消耗,降低排气污染。当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
现代汽车生产中,使用的较多的是普通低碳钢板,它具有良好的塑性加工性能,强度和刚度也满足汽车车身要求。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求,钢铁企业推出了高强度汽车钢材系列钢板,这种高强钢板是在低碳钢板的基础上采用强化的方法得到的,抗拉强度得到了大幅增加。利用高强钢特性,可以在厚度减薄的情况下依然保证汽车车身的机械性能要求,从而减轻汽车重量。但是高强度钢板在成形过程中比普通钢板更容易产生破裂和回弹,零件形状和尺寸地稳定性较差。因此研究开发行之有效的汽车用高强度钢板的新的成形工艺对汽车轻量化及轻质零件制造均具有重大意义。
高速成形是一种在极短时间内释放高能量,主要靠动能,在惯性力作用下使金属材料通过塑性变形成形为期望的形状与尺寸的方法。由于成形速度快,阻止了晶界和孪晶处的裂纹扩展,从而使板材不至于发生破裂。
本文以两种常用汽车车身高强钢B170P1和B180H1为研究对象,系统考察其高速变形条件下的微观组织,从微观角度分析高强钢高速成形的机理与规律。首先,通过高速成形和准静态成形实验,对变形试样进行应变分析,得到两种变形条件下对应材料的成形极限图,结果表明高速成形能有效提高高强钢的成形极限。通过变形试样的金相分析,发现材料变形前后组织均为铁素体,发生破裂的高速成形试样的平均晶粒尺寸明显小于准静态成形条件下出现破裂的试样,由于晶粒更细小,说明在材料出现破裂前高速成形试样经历了更大的塑性变形也就是说高速成形相比于准静态成形能够提高材料成形性能。改变放电电压,随着放电电压升高材料变形速率及总变形量增大,晶粒尺寸减小。通过断口分析,发现两种变形方式下材料均为准解理断裂,通过扫描电镜观察在高速成形条件下有大量韧窝的存在,说明断裂时发生的塑性变形更为明显,变形均化能力更好。