高強(qiáng)鋼板拉延注意細(xì)節(jié)

拉延先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的切割邊緣時(shí)注意事項(xiàng)

在開(kāi)始進(jìn)行先進(jìn)高強(qiáng)度鋼成形仿真分析時(shí)，首要解決的問(wèn)題是：切割邊緣的拉延。也就是在切割邊緣出現(xiàn)單向拉延時(shí)需要多方面考慮。

成形極限圖不能用作邊緣拉延的依據(jù)。原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)楫?dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室測(cè)試材料并創(chuàng)建成形極限曲線時(shí)，我們不是在切割邊緣處測(cè)試先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，而是在板材中間部位進(jìn)行測(cè)試。

此外，邊緣延展性和延伸率之間也沒(méi)有關(guān)聯(lián)——所以先進(jìn)高強(qiáng)度鋼拉伸曲線不能用來(lái)評(píng)估邊緣延展性。

沖切模具的設(shè)計(jì)對(duì)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的邊緣延展性極限有很大影響。

但在成批生產(chǎn)過(guò)程中，由于沖切模具的磨損，邊緣延展性會(huì)發(fā)生變化，這使得先進(jìn)高強(qiáng)度鋼仿真分析更加復(fù)雜。有些仿真軟件已經(jīng)開(kāi)始加入影響邊緣延伸性的切割方法參數(shù)，激光切割邊緣的默認(rèn)值最大，其次是沖切邊緣，然后是磨損的沖切邊緣。

所以，在先進(jìn)高強(qiáng)度鋼仿真分析中，要注意：

· 拉延邊緣的位置？

· 邊緣拉延量是多少？

· 是什么樣的邊緣拉延？

先進(jìn)高強(qiáng)度鋼邊緣延展性問(wèn)題實(shí)例

在擴(kuò)孔工藝中，沖孔邊緣出現(xiàn)了裂紋。裂紋開(kāi)始于沖孔的圓周部分，顯示出粗糙的剪切面。

在機(jī)械沖切工藝中，如沖孔工藝，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化現(xiàn)象，也可能會(huì)出現(xiàn)初始間隙和形成切邊毛刺——所有的這些構(gòu)成“剪切影響區(qū)”。

采用顯微硬度的測(cè)量方法，確定離切面越近，加工硬化值越高。這降低了邊緣的變形能力，甚至在沒(méi)有進(jìn)行任何成形工藝之前。

根據(jù)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的微觀結(jié)構(gòu)，剪切影響區(qū)間隙可以在雜質(zhì)顆粒、碳化物、相界等附近產(chǎn)生。

模具、沖切間隙和邊緣延展性

首先，在成形過(guò)程中，最好的做法是記錄模具的磨損率。通常，您會(huì)得到一個(gè)初始磨損率，然后進(jìn)入磨損率進(jìn)入平穩(wěn)期，再后是加速期。毛刺的形成也是類似的模式：請(qǐng)見(jiàn)上圖。在這兩種情況下，預(yù)計(jì)在加速期開(kāi)始之前，要修模以保持模具的穩(wěn)定。對(duì)某些先進(jìn)高強(qiáng)度鋼牌號(hào)而言，模具磨損會(huì)大大降低擴(kuò)孔率。

如果可能的話，將毛刺安排在邊緣內(nèi)側(cè)。毛刺在邊緣外側(cè)在隨后的折彎操作中容易產(chǎn)生缺陷。

保持模具的穩(wěn)定性和采用一致的沖切間隙互為關(guān)聯(lián)。模具磨損受到?jīng)_切間隙和所沖切先進(jìn)高強(qiáng)度鋼牌號(hào)的影響。模具的剛度也很重要：剛度有助于在沖孔周圍以及長(zhǎng)翻邊邊緣提供一致的沖切間隙。

可以通過(guò)改變切割方法——如鉆孔、機(jī)加工或線切——來(lái)消除剪切影響區(qū)。然而，鉆孔、機(jī)加工和電火花加工都很費(fèi)時(shí)，而且不適用大批量生產(chǎn)。熱切割方法可以改善邊緣延展性，如激光或等離子切割，但由于加熱的緣故，它們會(huì)產(chǎn)生硬度梯度。

預(yù)沖孔可顯著提升擴(kuò)孔率/邊緣延展性

預(yù)沖孔（也稱為二次剪切）可大大提高先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的擴(kuò)孔率，從而改善邊緣成形性。

使用預(yù)沖孔方法，一步法沖孔或兩步獨(dú)立的沖孔操作可用以創(chuàng)建一個(gè)初始孔后進(jìn)行修邊操作。為了達(dá)到最佳效果，必須仔細(xì)選擇所產(chǎn)生的修邊或沖孔環(huán)的厚度。預(yù)沖孔可以大大提高擴(kuò)孔率（HER），但改善的程度因先進(jìn)高強(qiáng)度鋼牌號(hào)而異。

相同的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼牌號(hào)，不同的邊緣延展性邊緣延展性在不同鋼牌號(hào)之間有很大差異，即使這些鋼牌號(hào)有類似的強(qiáng)度水平。其邊緣延展性也不盡相同。

同時(shí)，擴(kuò)孔率和傳統(tǒng)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度或延伸率沒(méi)有明確的相關(guān)性。

例如，這里有有四種不同的鋼牌號(hào)，它們的抗拉強(qiáng)度都超過(guò)800MPa。顯然，選用正確的鋼牌號(hào)，您可以獲得更為出色的邊緣成形性能。

在選用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼時(shí)，我們還需要考量：在實(shí)際的車間條件下，要保持沖切間隙的一致性很困難。

三維邊緣成形極限圖（FLD）

Surface plot 曲面圖: Docol 800HHE (*)    

Minor strail: ε2 [log]   次應(yīng)變：ε2 [log]

Minor strail: ε3 [log]   次應(yīng)變：ε3 [log]

目前全球范圍內(nèi)的擴(kuò)孔試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是ISO 16630，該標(biāo)準(zhǔn)因提供的結(jié)果不確定性和波動(dòng)性極大而廣受非議。

ISO 16630只涉及一種特定的應(yīng)力/應(yīng)變狀態(tài)。但實(shí)際的生產(chǎn)中往往包含不同的邊緣負(fù)載情況。即使在同一個(gè)汽車零件中，邊緣也可能有各種不同的應(yīng)力/應(yīng)變狀態(tài)。

我們可以利用不同的試驗(yàn)來(lái)涵蓋更廣泛的應(yīng)力/應(yīng)變負(fù)載情況，包括線上數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量。使用的試驗(yàn)包括：

·       Nakajima HE試驗(yàn)

·       KWi HE試驗(yàn)

·       Diabolo試驗(yàn)

·       雙折彎試驗(yàn)

·       沖孔拉伸試驗(yàn)

三維邊緣成形極限圖可直觀地用以比較不同材料及其整體邊緣延展性。此外，它們還可能被用來(lái)有效地進(jìn)行仿真分析。

化先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的成形工藝設(shè)計(jì)

為了優(yōu)化成形工藝設(shè)計(jì)，需要考慮多種因素，其中包括可行性、一致性、沖壓設(shè)備，以及模具磨損。如何使用三種不同的成形方法對(duì)相同的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼汽車零件進(jìn)行仿真分析：拉延+翻邊；翻邊+側(cè)修邊；以及側(cè)翻邊。

隨著先進(jìn)高強(qiáng)度鋼汽車零件的設(shè)計(jì)變得日益復(fù)雜，避免沖切邊緣在成形時(shí)開(kāi)裂成為一項(xiàng)更具挑戰(zhàn)性的工藝，尤其對(duì)熱軋先進(jìn)高強(qiáng)度鋼來(lái)說(shuō)更是如此。此外，如果零件的邊緣有開(kāi)裂等初始缺陷，會(huì)對(duì)零件的疲勞性能產(chǎn)生負(fù)面影響。