變厚度鋼板成形特性

《變厚度鋼板成形特性》是依託東北大學，由劉立忠擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：變厚度鋼板成形特性
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：劉立忠
• 依託單位：東北大學

中文摘要

根據載荷分布選用變厚度鋼板製造車身衝壓件，是實現汽車輕量化的新方法。但變厚度鋼板成形特性尚未得到系統研究，阻礙了其廣泛套用。本申請團隊多年從事變厚度板軋制和成形性能研究，在此基礎上擬對變厚度鋼板綜合成形性能（含抗破裂性、貼模性和定形性等）進行系統研究，特別關注其幾何、力學、組織差異化對成形性能的影響，探討評價變厚度板成形性能新方法。同時通過典型零件成形試驗，研究變厚度板非均勻變形現象，分析金屬流動規律，提出變厚度板金屬流動控制理論和全流程最佳化分析方法。項目創新點：1.建立考慮同體性能差異化特徵的變厚度板高精度本構模型；2.針對變厚度板不均勻變形提出點陣隨形壓邊力控制技術思路，開發相應裝置和控制策略；3.提出變截面零件設計、軋制、衝壓成形、服役承載全流程最佳化方法，並開發專用工具。通過上述研究，建立變厚度鋼板成形性能評價標準，最佳化衝壓工藝，改進零件服役性能，以促進變厚度板在汽車輕量化中的套用。

結題摘要

汽車輕量化一直是汽車行業孜孜以求的目標，採用變厚度鋼板（軋制差厚板）製備符合載荷分布的車身零部件，是實現車身輕量化的重要途徑。變厚度鋼板在合資車型中已有套用，但自主車型中的套用尚不多見，其主要障礙在於對變厚度鋼板成形性能的研究不夠充分。 本項目針對變厚度鋼板的成形特性，開展了間接成形性能、抗破裂性、貼模性、定形性的研究，建立了高精度本構模型和成形性能評價方法。同時，研究了變厚度鋼板衝壓成形時的金屬流動，開發了點陣隨形壓邊裝置並進行了驗證。在此基礎上，利用現有商業軟體開發了全流程最佳化分析工具。與企業合作，試製了變厚度前縱梁內板、變厚度吸能盒、變厚度熱衝壓B柱和前防撞梁等實際車身零件。本項目按計畫完成了相關研究內容，並實現了預期的研究目標。其主要成果體現在4個方面：1.建立了變厚度鋼板的高精度本構模型。可以考慮加工硬化和退火工藝因素、各向異性因素、非線性卸載現象、包辛格效應等，實現對變厚度鋼板衝壓過程的高精度模擬；2.提出了變厚度鋼板力學行為的直接表征方法。設計等屈服機率拉伸試樣，通過單向拉伸試驗可以獲得不同厚度區域材料的真應力-真應變曲線；3.驗證了點陣隨形壓邊裝置的可行性。製備了帶有點陣隨形壓邊裝置的盒形件衝壓模具，實現對變厚度鋼板厚度的自適應壓邊，並較好地控制金屬流動；4.開發了變厚度鋼板全流程最佳化分析工具。實現對零件設計-衝壓成形-服役承載過程的全流程最佳化，以合理確定衝壓工藝和最終零件厚度分布。基於這些研究工作，試製了實際的車身零件，取得了良好的效果。本項目的研究成果對促進自主車型套用變厚度鋼板實現輕量化提供了有力的支撐。