第二章汽車覆蓋件材料及性能

1、 2.1 汽車覆蓋件常用板材 2.2 板材性能及實驗方法 2.3 板材性能參數(shù)與成形性的關系 2.1.1 加磷鋁鎮(zhèn)靜鋼板 2.1.2 加磷鋁鎮(zhèn)靜烘烤硬化鋼板 2.1.3 超深沖IF冷軋鋼板 2.1.4 鍍鋅鋼板 冷軋鋼板的分類 A.按沖壓級別分 B.按強度級別分 最復雜拉深級（ZF） 很復雜拉深級（HF） 復雜拉深級（F） 最深拉深級（Z） 深拉深級（S） 普通拉深級（P） 普通強度 高強度 超高強度 加磷鋁鎮(zhèn)靜鋼板的特點： （1）強度高 （2）較好的塑性 （3）板厚方向抗變形能力強 （4）烘烤硬化性能 含磷冷軋鋼板的沖壓性能 烘烤硬化鋼板（BH鋼板），在沖壓成形前具有較低的屈服強度，經(jīng)沖壓成

2、形中拉伸變形后，進行高溫時效處理，鋼板的屈服強度可以得到一定程度的提高。 硬化機理：冷軋退火鋼板中的碳、氮原子以間隙固溶狀態(tài)存在，鋼板經(jīng)預變形，導致基體內位錯密度增加，碳、氮原子向位錯擴散的距離縮短。高溫時效處理使碳、氮原子擴散的熱激活能提高，并在位錯處聚集，釘扎位錯。 常規(guī)拉伸試樣在預變形7.5%的屈服應力與隨后100度加熱30min后的屈服應力的差值稱為時效指數(shù)，用AI表示。 AI與BH存在線性關系，BH值越大，AI值越高。 在超低碳鋼（C=0.005%，N=0.004%)中，加入足夠量的元素鈦和鈮，使鋼中的碳、氮原子完全被固定成碳、氮化合物Ti(C、N)，Nb（C、N），鋼中無間隙固溶原

3、子存在，這種鋼稱為“無間隙原子鋼”，即IF鋼。 IF冷軋鋼板 的優(yōu)點： 1.雜質元素（Si、Mn、P、S）少 2.屈服點低和低屈強比。 3.塑性伸長率大。 4.硬化指數(shù)n值和厚向異性系數(shù)r值高 使其具有很優(yōu)異的深沖性能。 5.無失效性（時效指數(shù)AI=0） 為提高覆蓋件的耐腐蝕性能，鍍鋅鋼板在轎車上得到越來越多的應用。 鍍鋅鋼板 電鍍鋅鋼板（含一般電鍍鋅鋼板和 合金電鍍鋅鋼板） 熱鍍鋅鋼板（含一般熱鍍鋅鋼板和 合金熱鍍鋅鋼板） 板材沖壓性能是指板材對各種沖壓加工方法的適應能力，如便于加工，容易得到高質量和高精度的沖壓件，生產率高，不易產生廢品等。 板材沖壓性能 實驗方法 直接試驗中，板材的應力狀

4、態(tài)與真實沖壓時基本相同，所得結果也比較準確； 間接試驗時板材的受力情況與變形特點都與實際沖壓時有一定的差別。所以，所得的結果也只能間接地反映板材的沖壓性能，有時還要借助于一定的分析方法才能做到。 直接實驗 間接實驗 常用的方法為：直接試驗中的模擬試驗和間接試驗中的拉伸試驗。 拉伸試驗是在拉伸試驗機上對板材試樣進行拉伸變形的試驗 以上左圖是標準拉伸試樣，右圖是試樣的拉伸曲線。 拉伸試樣性能參數(shù) 衡量汽車覆蓋件板材性能時常用的有以下幾種參數(shù)： 1）屈服點s 2）抗拉強度b 3）屈強比s/ b 4) 均勻伸長率u和均勻應變j 5）總伸長率和總應變k 。 6）硬化指數(shù)n。 7）厚向異性系數(shù)r。 8）板

5、面內方向異性系數(shù) r。 1）屈服點s 是指板材在由彈性變形開始進入塑性變形時的應力，其數(shù)值為拉伸曲線上屈服平臺的力Fs與試樣原始截面積A0之比。 2）抗拉強度b 是指板材試樣拉伸時的拉伸力達到最大值時的應力，其數(shù)值為最大拉伸力Fmax與試樣原始截面積A0之比。 3）屈強比s/ b 是指屈服強度與抗拉強度的比值。它是一個無量綱參數(shù)。 4) 均勻伸長率u和均勻應變j 是指板材試樣在產生局部塑性變形（縮頸）時的延伸長率和真實應變。在拉伸曲線上，對應抗拉強度的取點。其值為： 5）總伸長率和總應變k 。 是指板材試樣在被拉斷時的伸長率和應變。 6）硬化指數(shù)n。表示在塑性變值形中材料硬化的強度。 7）厚向

6、異性系數(shù)r。 它是板材拉伸試樣在拉伸試驗中寬度方向應變與厚度之比。 厚向異性系數(shù)的平均值 8）板面內方向異性系數(shù) r。 拉深成形試驗最常用的是Swift杯形試驗，簡稱Swift試驗。 極限拉深比 確定出不發(fā)生破裂所 能拉深成杯形件的最 大毛坯直徑與凸模直 徑 之比，此比值稱為 極限拉深比。通常用 LDR 來表示。 艾里克森試驗（杯突試驗）： 進行 試驗時，將備好的試樣放在凹模平面上，并用壓邊圈壓住，球形凸模以0.10.3mm/s的速度壓下，壓至材料開始產生能透光的裂縫時，測量凸模壓入的深度。如圖; 福井錐杯成形試驗：進行試驗時，將試樣水平地放入試驗模具的凹模內，不加壓邊力，凸模下行進行成形試驗

7、。當試樣發(fā)生破裂時（表現(xiàn)為成形力開始下降），停止試驗并取出試樣。測量其錐杯口的最大直徑和最小直徑。取平均值作為錐形件成形值，稱CCV值。 成形極線圖（簡稱FLD）表示板材在不同的應力狀態(tài)下的變形極限。 制作FLD的試驗方法 半球形凸模脹型法 圓柱形凸模脹型法 1.方板對角拉伸試驗 YBT-1試驗簡單方便，所得到的皺高hb可以表示板材抗不均勻拉力起皺的能力，hb 越小，板材的抗不均勻拉力起皺的能力越強。 YBT-2主要用來研究加載方式、加載路徑等對板材起皺的影響，需要專用的試驗設備。 2.切應力起皺實驗 切應力起皺試驗模擬毛胚某些區(qū)域受拉力不僅不均勻而且不能同軸平衡的情況。 A.單向對角拉伸（Y

8、BT-1） B.雙向對角拉伸（YBT-2） 一、拉伸試驗性能參數(shù)與沖壓成形的關系 1.屈服點s 屈服點越小，越易屈服，變形抗力小，貼模性能和形狀凍結性能好，有利于提高形狀精度。 2.屈強比s/ b 屈強比小，變形區(qū)較容易進入塑性變形狀態(tài)，而傳力區(qū)卻不容易產生破裂，從而可以提高成形極限。 3.均勻伸長率u u與板材的艾利克森值也成正比例關系。所以，具有很大脹形成分的汽車覆蓋件鋼板要求具有較高的u值。 4.硬化指數(shù)n N越大，應變均化能力強，局部變薄減弱，極限變形參數(shù)增大。 5.厚向異性系數(shù)r r值越大，板材抵抗變薄的能力越強。 6.板面內方向異性系數(shù)R R越大性能差異越大。 7.X1和X0.05值 x1和x0.05值表示材料在不同的應力狀態(tài)下的抗拉強度的變化。 二、LDR、IE和CCV值與沖壓成形性的關系 LDR反映了板材在拉深時的沖壓性能，LDR越大，拉深性能越好。 IE值反映了板材在脹形成形時的沖壓性能，IE越大，脹型性能越