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高强度板汽车零件的工艺设计和模具开发
     现代汽车结构、性能和技术的重要发展方向是减重、节能、降低排放和提高安全性。汽车的质量和能源消耗成线性关系。据统计,汽车质量每降低1%则燃耗可降低0.6%~1.0%。能耗又与尾气排放密切相关。因此,汽车轻量化对节能和环保意义重大。为了适应现代汽车生产需要,板料供应商开发了具有成型性好、强度高等优点的高张力钢板。对于模具供应商来说,板料性能是影响零件成型性能和模具使用寿命的关键因素。板料强度的提升直接影响到模具设计和冲压工艺编制。较高强度的板料会导致零件成型、冲压件的尺寸精度、重复性保证难度提高,零件回弹加大、模具本体磨损加快、使用寿命缩短。嘉德控制臂提示:为了解决以上问题,必须在工艺设定、模具结构设计上做出相应调整。

     汽车用高强度板料的种类和特点

     汽车用钢板按其用途应用了各种强化机理。传统的汽车用钢板主要是采用向低碳钢中添加合金元素形成固溶强化型钢以及晶粒细化的析出强化型钢2种方式来实现低碳钢的高强度化。而现代汽车高强度钢板则是采用钢在冶炼及热处理过程中使其金相组织得到强化的机理,而获得组织强化、复合组织强化、相变强化、热处理强化、冷作硬化强化和时效强化等现代高强度钢。近几年,这些高强度钢轧制的钢板在汽车制造中获得了广泛使用。

   (1)烘烤硬化钢。

        BH钢的金相显微组织以铁素体为基体,并主要以固溶的形式进行强化。BH钢的特点是所添加的化学元素磷在钢的冶炼过程中能与碳、氮形成固溶强化,实现了固溶体强化。在车身制造过程中,当进行冲压成型加工时,基体内位错密度增加,碳、氮原子向位错扩散的距离缩短。当用BH钢制造的车身进行涂装时,车身在各烘干炉中被加热/烘烤,此时便赋予了固溶体中碳、氮原子扩散的热激活能量,使碳、氮原子在位错处析出,从而增强了制品的屈服强度,故将其称为烘烤硬化钢。BH钢常用于车门、行李箱外板等零件的加工。

    (2)双相钢。

        DP钢具有很软的铁素体和坚硬的马氏体2种相。由于金相组织中含有大量的铁素体,它的伸长率相当高,塑性相当好,接近于添加磷等元素形成含有固溶体的传统高强度钢板。此外,钢中硬质相马氏体和软质相铁素体之间的应变不协调,但进行压力加工时会引起相当高的加工硬化,从而引起DP钢相当高的加工硬化,致使它具有相当高的抗拉强度,限制了拉伸时出现缩颈,具有良好的延展性和成形性。因此,它被用于对加工性有严格要求的薄板冲压件,如车门加强板、保险杠等零件。

    (3)相变诱导塑性钢。

       TRIP钢的金相组织中含有大量的铁素体和相变引起的贝氏体以及残余奥氏体和马氏体,贝氏体组织可由中温等温得到,也可以在连续冷却中得到。在TRIP钢的贝氏体或贝氏体-铁素体构成的基体金相中,分散地存在着马氏体以及残留的百分之几到30%左右的的奥氏体。这些残留的奥氏体在加工时,会再转变为马氏体,于是引起部分材料的强度提高,这就使得材料总体获得良好的加工性,并且抗冲击性大大增加。

当前,世界各大钢铁公司生产的DP钢或TRIP钢的抗拉强度均已达到590980MPA,并已进入实用化阶段。新开发乘用车的前端车架纵梁、转向拉杆下臂以及各车身立柱均采用DP钢或TRIP钢。

    (4)多相复合钢。

       据嘉德控制臂了解,CP钢既采用了按晶粒细化机理提高延展性的措施,又采用了通过金相显微组织硬化机理提高强度的措施,双管齐下,提高了机械性能。必须强调的是:与双相钢DP相比,在相同抗拉强度800MPA的情况下,CP钢的屈服强度明显提高,并且较大。CP钢还具有相当高的抗冲击吸能特性和很高的残留变形能力。因此,CP钢既具有相当高的抗拉强度、高加工硬化系数,又有非常均匀的延伸性能。以CP钢加工的制件为例,成形后再经涂装时的烘烤、硬化,其抗拉强度可超过800MPA

   (5)铁素体-贝氏体钢。

     铁素体-贝氏体钢亦称拉伸翻边钢或高扩孔钢,这是因为它具有改善凸缘翻边或长孔的拉伸能力。FB钢可用来制造热轧产品,其主要优点是改善了由扩孔翻边试验所测定的修平凸缘或翻边所形成的边缘性能。在这些方面,它优于高强度合金钢和双相钢。与HSLA钢相比,FB钢在同等屈服强度的情况下,也具有较高的加工硬化系数N,并且增加了总的边缘延伸量。此外由于FB钢具有良好的焊接性能,它总是被用来生产冲压大、中型车身覆盖件的激光对焊板坯。FB钢的重要特点是:既具有良好的抗碰撞性能,又具有优秀的抗疲劳性能。

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