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克服成形缺陷对策和改善高强钢板成形性技术

TohruYoshida1,KoichiSato2,EijiIsogai3,JunNitta1,HiroshiYoshida1
(1.钢铁研究实验室，新日铁与住友金属公司，20-1新富，富津市，千叶市，日本；
2.名古屋研发实验室，新日铁与住友金属公司，5-3东海町，东海，爱知，日本;
3.广畑R＆D实验室，新日铁与住友金属公司，1富士町，广畑区，姬路，兵库县，日本)

摘要：把高强钢板用于汽车车身零部件，回弹是最难解决的问题之一。通过现象分类回弹的行为机制并且报告了基
于每个机制的对策。明确了对构件截面开口通过碰撞形成和壁张力控制减少。并且通过用先进的CAE分析法控制平
面应力，复杂形状零件的扭曲和拱形可能减少。克服回弹的本意是首先设计高刚性的零件，利用应力控制方法和减
少模具补偿。高强钢成形过程中的另一个问题是在拉伸凸缘区域的边界破裂。尽管裂纹开裂的原因是由于多样的切
割条件和应力应变的各相异性导致的复杂的成形过程，但是我们能通过发展对车身零部件边界裂纹试验和新的边界
弯曲试验方法来评估这种现象。使用这些评价方法，我们提出对每个高强度钢设计形状和适当的切边条件，以防止
拉伸凸缘区域的边缘破裂。
关键字：板料成形，高强钢板，回弹，边界破裂，有限元法
考虑到环境问题和更高的碰撞安全性，汽车工业概括了其应用技术。
正在面对着车身减重的挑战；做为对这两个因素的一最近，随着高强钢在汽车结构件上的应用，拉伸
个解决方法，车身高强钢板的使用正在扩大。1）按照凸缘断裂在冲压成型中已经成为了一个问题。因为拉
功能需求，高强钢板已经开发了不同强度级别的钢板伸凸缘断裂发生在低于成形极限线的均匀变形状态应
可以针对不同的应用提供一个广泛的选材。和别的轻变层，它不能通过常规成形极限图来评价。因此拉伸
量化材料相比，高强钢在费用上，生产设备的可利用凸缘部分被认为是受冲裁过程的边缘面所影响3）。在
性等方面是有利的，并且本身他们是改善车身减重和类似于实际生产条件下，冲裁过程的影响应该考虑。
碰撞安全的首要材料。然而，高强钢带来了成形问题：在本研究中，我们已经开发出一种测试方法来评估拉
伴随着更高强度所带来的低延伸率增加了成形期间的伸凸缘成形性，可以反映实际零件的凸缘形状。这种
板料破损的风险，并且更高的屈服强度引起了回弹，方法也可以评估冲裁过程的表面边缘。为了检查零件
起皱和别的问题。为了克服这些问题，在试验期间需的成形性能，并且在实际生产之前设计一个冲压成型
要多次的调整成形模具，这会导致模具制造成本的增过程，拉伸凸缘断裂必须得到准确地预测。因此，开
加和别的技术问题。而具有极好成形性的先进高强钢，发了一个利用有限元法的新的测试方法来评估拉伸凸
诸如DP钢和TRIP钢，已经被发展并用于车身加工以缘的成形极限。
解决这些问题2）。成形技术方面的方法对于进一步提
高车身零件强度和扩展高强钢的应用也是非常重要1克服金属板料成形缺陷措施的基本概
的。相比与常规钢板强度，在高强钢板的冷成形上，
成形零件的尺寸精度是很重要的。当有必要采取足够念
的措施来应对增加的高强钢的弹性恢复力时，回弹行
为很大程度上取决于弹性模量，一个特定问题材料属当一个成形零件从模具或裁剪凸缘区域释放出来
性，并且从材料方面的改善措施有一定的限制。一个时，工作限制被解除，并且残余应力引起弹性变形以
常见的回弹对策是设计预测回弹补偿的成形模具，但达到一个新的平衡。因为高强度钢板的弹性恢复很大，
补偿量的定义是一个困难的问题即使对经验丰富的模往往很难满足最终产品的尺寸精度要求。成形缺陷通
具设计师，并且实际情况通常是基于试验和错误的。常分为张角，墙变形，弯曲，扭转和面板的翘曲扭转
鉴于这种情况，本文首先将回弹导致的典型的成形缺（如表1所示）。在这其中任何一个，成形板料上的残
陷分类，回弹是高强钢成形的构成问题，并且详细描余应力分布产生弯曲或扭转力矩，那通过克服成形零
述了导致回弹的机制。然后报告了基于使用模型验证件的刚度导致变形，那由弹性模量，厚度和形状决定。
测试结果的因果机制的不同对策的影响。此外，基于在一个部分最常见的尺寸缺陷是张角和墙变形。这些
CAE分析在工业生产研究对策中是不可缺少的理解，缺陷的驱动力的区别是在厚度方向的应力，抵抗变形，
即刚度，主要依赖于板料的厚度。这种理解的变形机用一些基本的变化。碰撞成形可以被认为是高强度钢
制导致了以下的对策类型。板适宜的成形方法之一，然而过去没有基本数据充分
（1）降低驱动力：均匀和降低残余应力分布，以减少的报道。这里，关于保险杠碰撞成形和拉伸弯曲之间
不同回弹模式的驱动力（瞬间）。比较的研究结果如图1所示。该图清楚的表明碰撞成
（2）增加刚度：改变薄板厚度或零件形状以增加刚度形比拉伸弯曲有更