[發(fā)明專(zhuān)利]一種高強(qiáng)鋼板熱成形極限圖的建立方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410076641.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103852382A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔俊佳;孫光永;李光耀;劉翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/18
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/18
• 代理公司: 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11457
• 代理人: 王慶海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬板材熱成形加工領(lǐng)域，特別涉及一種金屬板材熱成形極限圖的建立方法，主要用途在于判斷金屬板材熱成形中的破裂，評(píng)價(jià)金屬板材的成形性能。

背景技術(shù)

高強(qiáng)鋼通常是指冷軋抗拉強(qiáng)度在340MPa之上，熱軋抗拉強(qiáng)度在370MPa之上或者屈服強(qiáng)度在210MPa之上的鋼材。由于比強(qiáng)度高、防撞性能好，在同等安全條件下能夠大幅度減輕汽車(chē)重量，因此在汽車(chē)制造業(yè)受到廣泛關(guān)注。但是，高強(qiáng)鋼板室溫成形性差，易發(fā)生起皺、開(kāi)裂等缺陷，因此，通常采用熱成形工藝使其發(fā)生變形獲得合格零件。

常溫成形過(guò)程中，對(duì)于板材的成形性評(píng)價(jià)有多種辦法，其中成形極限圖（FLD）是判斷和評(píng)定板材成形性能的最為簡(jiǎn)便和直觀的方法，是解決板材沖壓成形問(wèn)題的一個(gè)非常有效的工具。FLD是由板材在不同應(yīng)變路徑下的局部失穩(wěn)極限真實(shí)應(yīng)變?chǔ)?sub>1和ε₂構(gòu)成的條帶形區(qū)域，全面反映了板材在單向拉應(yīng)力、雙向拉應(yīng)力、平面應(yīng)變及中間狀態(tài)作用下的成形極限。在板材成形中，板平面內(nèi)的兩主應(yīng)變的任意組合，只要落在成形極限圖中的成形極限曲線上，板材變形時(shí)就會(huì)產(chǎn)生破裂，反之則是安全。

現(xiàn)有技術(shù)中的熱沖壓成形極限實(shí)驗(yàn)，往往是把工件在外部加熱到需求溫度，然后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放置到模具中進(jìn)行脹形實(shí)驗(yàn)。但這樣金屬板脹形實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度已經(jīng)發(fā)生改變，并且沖頭溫度與試件溫度相差非常大，在沖頭和試件接觸時(shí)會(huì)發(fā)生熱傳遞，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大誤差。

然而，由于熱沖壓過(guò)程中涉及溫度因素，而不同溫度下材料的塑性變形規(guī)律有很大差別。通常來(lái)說(shuō)，溫度越高，材料塑性越好，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度越低，因此對(duì)于熱沖壓的成形極限而言，不能單純的建立主應(yīng)變和次應(yīng)變的關(guān)系，而應(yīng)考慮溫度效應(yīng)。傳統(tǒng)的熱成形極限圖是由多個(gè)不同等溫下的成形極限圖共同組成，每個(gè)成形極限圖為主應(yīng)變和次應(yīng)變構(gòu)成，如公開(kāi)日為：2012年6月12日，發(fā)明名稱為“一種超高強(qiáng)度鋼的熱成形極限的模擬預(yù)測(cè)方法”的專(zhuān)利，該專(zhuān)利公開(kāi)了一種超高強(qiáng)度鋼的熱成形瞬態(tài)成形極限的模擬預(yù)測(cè)方法，描述了材料在瞬態(tài)工藝下的主次應(yīng)變，但該專(zhuān)利沒(méi)有解決鋼板熱成形極限圖的建立方法這一問(wèn)題，也就不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)在熱成形過(guò)程中高強(qiáng)度鋼的熱成形性能。

此外，由于熱沖壓件在變形過(guò)程中與模具接觸降溫，各個(gè)位置的溫度均不同，呈梯度分布，若仍然采用傳統(tǒng)成形極限圖的建立方法，很難在傳統(tǒng)成形極限圖上評(píng)估成形件變溫成形過(guò)程中的失穩(wěn)情況。

因此，盡管傳統(tǒng)成形極限圖能解決大部分金屬板材成形工藝中成形性能的評(píng)價(jià)問(wèn)題，其仍然存在局限性，迫切需要一種新的成形極限圖來(lái)有效的評(píng)價(jià)高強(qiáng)鋼板在熱沖壓成形過(guò)程中的成形性能，為實(shí)際沖壓生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種高強(qiáng)鋼板熱成形極限圖的建立方法，不僅能解決傳統(tǒng)成形極限圖能解決的成形性能評(píng)價(jià)問(wèn)題，還能提供一種可準(zhǔn)確、方便評(píng)價(jià)高強(qiáng)鋼板熱成形過(guò)程中的起皺、破裂問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種高強(qiáng)鋼板熱成形極限圖的建立方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1.在密封箱3中將試件加熱到950℃，并保溫5分鐘，使其完全奧氏體化，然后分別令其冷卻到實(shí)驗(yàn)所需測(cè)量的900℃、800℃、700℃、600℃、500℃；

步驟2.利用在密封箱中的脹形模具，進(jìn)行900℃、800℃、700℃、600℃、500℃溫度下高強(qiáng)鋼板單拉、雙等拉、平面應(yīng)變及中間狀態(tài)的脹形實(shí)驗(yàn)；

步驟3.在Gleeble-3500熱模擬機(jī)上將試件加熱到950度，并保溫5分鐘，使其完全奧氏體化，再分別以大于臨界冷卻速度vk冷卻到實(shí)驗(yàn)所需溫度400℃、300℃、20℃，以發(fā)生馬氏體相變，進(jìn)行單拉實(shí)驗(yàn)，測(cè)量其伸長(zhǎng)率，通過(guò)計(jì)算得到對(duì)于溫度在400℃、300℃、20℃的成形極限線；

步驟4.采用差值方法在origin軟件中將900℃、800℃、700℃、600℃、500℃、400℃、300℃、20℃成形極限線連接成曲面，定義為三維成形極限面。

本發(fā)明的有益效果在于：

1）本發(fā)明所述的成形極限面的高低可以判斷高強(qiáng)鋼板熱成形性能，成形極限面越高則高強(qiáng)鋼板的熱成形性能越好。

2）本發(fā)明所述成形極限線上所需的主次應(yīng)變數(shù)值可直接通過(guò)數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）技術(shù)測(cè)量獲得，即方便又快捷。

3）本發(fā)明所述密封箱中的模具可以進(jìn)行更換，可在不同的拉延筋高度下進(jìn)行試驗(yàn)。