汽车板的成形性及冲压成形技术

主要内容1.

典型板材成形性能分析

冲压钢板的分类●按脱氧方式分：有沸腾钢、镇静钢和半镇静钢；●按钢种与合金成分分：有低碳钢、低合金高强度钢、加磷钢、超低碳无间隙原子钢〔IF钢〕等；●按强度级别分：有普通强度级和高强度级别；●按冲压级别分：有商品级〔CQ〕、普通冲压级〔DQ〕、深冲压级〔DDQ〕和超深冲压级〔EDDQ〕;●按冲压件的复杂程度分：P级〔普通拉延〕，S级〔深拉延〕，Z级〔最深拉延〕,F级〔复杂冲压〕,HF级〔很复杂冲压)和ZF级〔最复杂冲压)。板材成形性的根本概念金属薄板的成形性是指板材适应各种成形加工过程的能力，通常定义为:在给定的加工条件下，板材成首变形而不产生断裂或失稳的能力。具有最正确成形性的薄板材应是：〔1〕均匀应变分布；〔2〕承受平面内压缩应力而无起皱；〔3〕可到达较高应变而无颈缩和断裂；〔4〕承受平面内剪切应力而无断裂；〔5〕零件由凹模出来后保持其形状；〔6〕保持外表光洁，减低外表损伤。成形性能的内容

根本成形性研究：拉伸试验金相试验、硬度试验模拟成形性研究：杯突试验、拉深试验扩孔试验、锥杯试验成形极限研究：胀形试验、成形极限图薄板成形性能研究方法

单向拉伸试验获得的力学性能指标参数杯突试验方法

拉深试验方法锥杯试验方法

扩孔试验方法成型的分类及变形特征特征材料对冲压缺陷的影响成形缺陷现象材料特性值板厚屈服点抗拉强度总伸长率nr杨氏模量极限变形能破裂深冲破裂◎○◎○拉胀破裂△◎○△○翻边破裂△○△○◎○弯曲破裂△○△◎◎面变形起皱（法兰）◎△△○○起皱（侧壁）◎△○○△○面应变◎△○△○○其它形状不良○△○△○尺寸精度角度变化◎△○△○侧壁翘曲◎△○△○扭转◎△○△○棱线翘曲◎△○△○形状不良◎△○△△○注：影响度◎>○>△汽车用钢的根本性能是冲压成形性，这三代产品的进步也集中反映在成形性的提高方面，沸腾钢只能用于普通冲压件，铝镇静钢那么有优良的深冲性能，无间隙原子钢那么具有超深性能。三代冲压用钢板的性能比较钢种屈服(MPa)抗拉(MPa)延伸(%)ｒ值ｎ值沸腾钢180—190290—31044—481.0—1.2--0.22铝镇静钢160—180290—30044—501.4—1.8--0.22ＩＦ钢100—150250—30045—551.8—2.80.23—0.28

汽车板的质量要求优良的成形性能良好的抗凹陷能力和足够的结构刚度良好的焊接性能优良的外表形貌和光洁度高的耐蚀性能良好的板形和板面平直度,严格的尺寸精度和性能均匀性零件钢板应有吸声减振效果各种级别钢板的拉伸性能范围CQ:CommercialQuality,DQ:DrawingQuality,DDQ:DeepDrawingQuality,EDDQ:ExtraDeepDrawingQuality,S-EDDQ:SuperEDDQ.各种级别钢板的延伸率和r值性能范围各工序对低碳铝镇静钢和IF钢性能的影响程度参数低碳铝镇静钢IF钢罩式退火（BA）连续退火（CA）BA或CAC含量低（*）低（**）低（***）Mn含量低（*）低（**）（#）微合金化元素

（Al、Ti、Nb）含量Al（***）（#）Ti/Nb（***）板坯再加热温度（***）低（*）低（*）热轧规程（#）（#）（**）终轧温度（FT）＞Ar3（**）＞Ar3（**）＞Ar3或＜Ar1（**）卷取温度（CT）低,＜600℃(***)高,＞700℃(**)高（*）冷轧压下率约70%约85%约90%退火加热速度20~505~20K（#）最高退火温度约720℃约850℃约900℃注:(#)根本无影响；(*)有影响；(**)重要；(***)很重要冷轧用低碳、微碳和超低碳钢的Ｃ成分要求钢种:成形性能级别C含量/%低碳钢(08Al)〔CQ、DQ〕≤0.05微碳钢ELC(03Al)〔DDQ〕0.015~0.03超低碳钢ULC〔DDQ、EDDQ)≤0.005IF钢〔EDDQ、S－EDDQ〕≤0.003钢种CSiMnSPNTOAlsCQ级(Q195,SPHC）≤0.05≤0.03≤0.25≤0.008≤0.01≤0.005≤0.0030.03-0.05DQ级（SPHD）≤0.04≤0.03≤0.20≤0.008≤0.01≤0.005≤0.0030.03-0.05DDQ级（SPHE）≤0.03≤0.02≤0.15≤0.008≤0.01≤0.004≤0.0030.03-0.05不同冷轧冲压板的冶金成分控制范围参考值碳(C)含量对钢板力学性能和成形性能的影响规律:2、影响板材冲压成形

性能因素钢中碳含量与r值、延伸率的关系:氮含量对碳钢平均塑性应变比的影响冲击韧性转变温度随焊接金属氮含量的变化低氮控制是保证低碳钢成形性和焊接性能的重要措施碳〔C〕：<0.05%〔0.03~0.04%〕氮〔N〕：<0.005％硅〔Si〕：0.015~0.025％锰〔Mn)：0.15~0.25%铝〔Als〕：0.03～0.05％硫〔S〕：<0.015%磷〔P〕：<0.015％低碳冲压铝镇静钢采用成分控制：冷轧工艺控制平均塑性应变比r值与冷轧

压下率的关系：r值ε，%冷轧压下率对铝镇静钢薄板

织构和各向异性值的影响

3.高强度钢板在汽车上的应用情况

高强度钢板在汽车中的应用

外板部件板厚和TS关系内板部件板厚和TS关系

冷轧高强度钢的典型机械性能钢类屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率%ｒ均值N均值BHMPa微合金钢320*440281.30.17—含磷钢280*420321.60.19—烘烤硬化钢210*320401.60.2248高强无间隙原子钢220**390371.90.21—双相钢350**600270.9—40相变诱导塑性钢400**64032———超低碳钢200**300462.00.2440*罩式退火**连续退火

日本11家汽车公司在汽车中采用高强度钢板的调查和预测结果(使用比率)平均值其它汽车厂使用的超高强钢板种类化学成分和机械特性值拉伸强度化学成分mass%C

Si

Mn

P

STi

机械特性值σsMPaσbMPaδ%780MPa980MPa1180MPa1370MPa0.060.702.4≦0.015≦0.0150.140.502.4≦0.015≦0.0150.140.502.5≦0.015≦0.0150.050.150.502.7≦0.015≦0.0150.05620

850

18750

1050

15950

1250

101150

1420

8

高强度钢板的强化机制

冷轧高强钢板的强化方法强度级别N/mm2含碳量极低碳钢~0.005%微碳钢0.02~0.08%低碳钢0.08~0.15%340固（P）固（P）390固（P+Si,P+Mn）固（P）440固（P+Si+Mn）固（Mn,P+Mn）490析（Nb）590相（Mn）析（Nb）,相（Mn）780相（Mn）,析（Nb）+相（Mn）980相+析（Ti,Nb）1180相+析（Ti,Nb）1380相+析（Ti,Nb）注：固：固溶强化析：析出强化相：相变强化〔〕内为分别使用的强化元素冷轧高强度钢板的强化机制及钢板特性冷轧高强钢板的材料特性分类强度级别MPa按特性分类普通板材高r值高延伸率BH性能DP钢340ОООО390ОООО440ООО490О590ОО780ОО980ОО1180ОО1380ОО

注：О表示目前已生产

冷轧钢板的强度与塑性、成形性关系４.IF钢镀层钢板日本电镀锌板〔EG〕，热镀锌板〔Hot-dip〕在汽车工业用量开展

欧洲十二国(EU-12)84年以来用于汽车制

造的镀层钢板和裸钢板用量的变化情况国外几个主要汽车厂家轿车用镀层钢板我国引进主要轿车生产线用镀层板品种涂镀层钢板的抗粉化、剥落性能镀层粉化与剥落示意图

Ti-IF钢与Ti+Nb-IF钢的抗粉化性能TWB——激光拼焊板〔TailorWeldedBlank〕

把厚度和强度不相同的钢板，按照一定大小形状截断，通过激光焊接，按照客户希望的形状的材料进行加工定做成的截断型汽车用钢板。HF——液压成型〔Hydroforming〕将钢板在升高