高空作业车高强钢臂成形工艺研究文献综述
2020-04-15 20:25:18
高强钢主要用于制作车身外板、车身内板以及车身结构件,这些位置采用高强钢替代普通钢与汽车轻量化关系密切,同时高强钢的应用可以有效提升车身碰撞安全性,其应用具有以下特点:
(1)材料强度的提高能够增加车身安全性;
(2)覆盖件抗凹性的改善能够提高商品性;
(3)板厚减薄能够使汽车结构轻量化。
对于高强度钢板,目前尚无统一的定义和分类方法,以下是国内外对于高强度钢板的定义和分类:
(1)普通高强度钢板:抗拉强度或屈服强度相对较低,或采用传统工艺或传统公艺少许改进即能生产出来的高强度钢板,如IF钢板、IS钢板、BH钢板及HSLA钢板等。
(2)先进高强度钢板:需要采用先进设备及工艺方法才能生产出来的钢板,如DP钢板、TRIP钢板、Mart钢板及热成型钢等[1]。
国内高强度钢一般分为正火钢,低合金调质钢和控轧控冷( TMCP) 钢。正火钢主要采用固溶 沉淀强化来提高钢材的强度和韧性,但是由于热处理方式所限,正火钢抗拉强度一般不超过 500MPa。TMCP钢是近年来发展起来的新钢种,它采用微合金化加入( Ti,Nb,V) 和控轧等技术达到细晶强化和沉淀强化相结合的效果[2]。控轧主要是控制钢材的变形温度和变形量,利用位错强化来韧化钢材; 控冷主要是控制钢材的开始形变温度和终了形变温度,以及随后的冷却温度来细化晶粒。TMCP 钢强度可以达到 800~1300 MPa 甚至 1800 MPa。热轧及正火钢依靠添加合金元素和通过固溶强化、沉淀强化的途径提高强度到一定程度之后,会导致塑性和韧性下降[3]。因此抗拉强度达到 600MPa 的高强度钢都采用调质处理,通过组织强韧化获得很高的综合力学性能,其强度可以达到 600~1300MPa。这类钢在工程焊接结构中的应用日益广泛,越来越受到工程界的重视。
国内外超高强度钢的研究也取得了很多进展,新型超高强度钢的基体均为高位错密度的板条马氏体组织,板条间分布有薄膜状的残余奥氏体及一些未溶碳化物,生产工艺主要是通过 TMCP 以及后期油淬,直接淬火 低温回火等热处理方法,得到马氏体、贝氏体、少量残余奥氏体复相组织。强化机制包括残余奥氏体分解为马氏体,ε-碳化物析出强化,细晶强化等[4]。超高强度钢在高韧性,高耐磨性方面有突出优势,在工程机械大型化,轻量化,高能效方面有重要应用前景。减薄和高强是先进高强钢在减重和安全方面的优势 ,但也对冲压成形工艺提出了新的挑战。减薄和高强对冲压工艺而言是恶化成形性的双重因素 ,不仅使车身零件在成形过程中易开裂 , 而且易产生过量回弹 , 冲压件的回弹常用 U 型槽的拉伸试验来测定[5]。相对于软钢和传统高强钢, 先进高强钢的回弹更大, 特别是当钢板原始强度大于1000M Pa 时 ,传统的冷冲压方法就难以生产结构 、形状相对复杂的车身零件, 这就需要恰当的解决方法[6]。
此次毕业设计研究的是高空作业车高强钢臂成型工艺研究,工艺主要包括折弯及焊接两个过程。近年来,随着我国低碳经济及生产技术的不断发展,高强度钢板在制造领域的应用越来越广泛,其主要应用于重要的(低温)高强度结构件、工程机械、矿山钢结构件等。目前,对于高强板的界定并无统一的定义,在我们国内普遍认为抗拉强度超过420MPa的称为高强度钢。由于钢板在冲压成形时,会变硬,不同的钢材,变硬的程度不同;高强板的成型过程中与普通板材变得完全不同,一般钢板成型只略有20MPa增加,不到10%。而高强板屈服强度增加很多,强度越高屈服强度增加越多。本身高强板比较硬而脆,成型时更易产生拉裂、回弹等多种缺陷,对零件的形状、尺寸精度及生产效率有很大的影响,因此对高强度板材折弯工艺性研究迫在眉睫[7-9]。基于此国内外专家学者对此。进行了深入研究分析,You.Min Huang等将Lagrangia增量型弹塑性有限元法应用于典型的V形板料折弯分析,并指出板料容易在应变能密度最大的地方产生裂纹。孙彩华通过分析高强度钢板的物性及其冷成形的性能,并根据实际应用中产生的问题,提出了相应的工艺措施。黄春峰叙述了弯曲力矩及弹性回弹量Δα的计算,全面分析了影响弯曲件弹性回弹的主要因素并介绍了各种先进的控制弯曲弹性回弹的工艺技术方法。