汽車板的成形性及沖壓成形技術(shù)ppt課件

1、主 要 內(nèi) 容1.典型板材成形性能分析典型板材成形性能分析2.影響板材沖壓成形性能要素影響板材沖壓成形性能要素3.高強(qiáng)度鋼板在汽車上的運(yùn)用情況高強(qiáng)度鋼板在汽車上的運(yùn)用情況4.IF鋼鍍層鋼板鋼鍍層鋼板5.先進(jìn)加工成形技術(shù)在汽車上的運(yùn)用先進(jìn)加工成形技術(shù)在汽車上的運(yùn)用1. 1. 典型板材成形性能分析典型板材成形性能分析 沖壓鋼板的分類沖壓鋼板的分類按脫氧方式分：有沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼；按鋼種與合金成分分：有低碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、加 磷鋼、超低碳無間隙原子鋼IF鋼等；按強(qiáng)度級(jí)別分：有普通強(qiáng)度級(jí)和高強(qiáng)度級(jí)別；按沖壓級(jí)別分：有商品級(jí)CQ、普通沖壓級(jí)DQ、 深沖壓級(jí)DDQ和超深沖壓級(jí)EDDQ;按沖壓件

2、的復(fù)雜程度分：P級(jí)普通拉延，S級(jí)深 拉延，Z級(jí)最深拉延, F級(jí)復(fù)雜沖壓, HF級(jí) 很復(fù)雜沖壓)和ZF級(jí)最復(fù)雜沖壓)。板材成形性的根本概念板材成形性的根本概念金屬薄板的成形性是指板材順應(yīng)各種成形加工過程的才干，金屬薄板的成形性是指板材順應(yīng)各種成形加工過程的才干，通常定義為通常定義為:在給定的加工條件下，板材成首變形而不產(chǎn)生斷在給定的加工條件下，板材成首變形而不產(chǎn)生斷裂或失穩(wěn)的才干。裂或失穩(wěn)的才干。具有最正確成形性的薄板材應(yīng)是：具有最正確成形性的薄板材應(yīng)是：1均勻應(yīng)變分布；均勻應(yīng)變分布；2接受平面內(nèi)緊縮應(yīng)力而無起皺；接受平面內(nèi)緊縮應(yīng)力而無起皺；3可到達(dá)較高應(yīng)變而無頸縮和斷裂；可到達(dá)較高應(yīng)變而無頸縮

3、和斷裂；4接受平面內(nèi)剪切應(yīng)力而無斷裂；接受平面內(nèi)剪切應(yīng)力而無斷裂；5零件由凹模出來后堅(jiān)持其外形；零件由凹模出來后堅(jiān)持其外形；6堅(jiān)持外表光潔，減低外表損傷。堅(jiān)持外表光潔，減低外表損傷。成形性能的內(nèi)容成形性能的內(nèi)容根本成形性研討根本成形性研討：拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)金相實(shí)驗(yàn)、硬度實(shí)驗(yàn)金相實(shí)驗(yàn)、硬度實(shí)驗(yàn)?zāi)M成形性研討模擬成形性研討：杯突實(shí)驗(yàn)、拉深實(shí)驗(yàn)杯突實(shí)驗(yàn)、拉深實(shí)驗(yàn)擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)、錐杯實(shí)驗(yàn)擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)、錐杯實(shí)驗(yàn)成形極限研討成形極限研討：脹形實(shí)驗(yàn)、成形極限圖脹形實(shí)驗(yàn)、成形極限圖薄板成形性能研討方法薄板成形性能研討方法單向拉伸實(shí)驗(yàn)獲得的力學(xué)性能目的參數(shù)單向拉伸實(shí)驗(yàn)獲得的力學(xué)性能目的參數(shù)杯突實(shí)驗(yàn)方法杯突實(shí)驗(yàn)方法 拉深實(shí)

4、驗(yàn)方法拉深實(shí)驗(yàn)方法錐杯實(shí)驗(yàn)方法錐杯實(shí)驗(yàn)方法擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)方法擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)方法成型的分類及變形特征成型的分類及變形特征特征資料對(duì)沖壓缺陷的影響特征資料對(duì)沖壓缺陷的影響成形缺陷現(xiàn)象成形缺陷現(xiàn)象材料特性值材料特性值板厚板厚屈服屈服點(diǎn)點(diǎn)抗拉強(qiáng)抗拉強(qiáng)度度總伸長(zhǎng)總伸長(zhǎng)率率nr楊氏模楊氏模量量極限變形極限變形能能破裂破裂深沖破裂深沖破裂拉脹破裂拉脹破裂翻邊破裂翻邊破裂彎曲破裂彎曲破裂面變形面變形起皺（法蘭）起皺（法蘭）起皺（側(cè)壁）起皺（側(cè)壁）面應(yīng)變面應(yīng)變其它形狀不良其它形狀不良尺寸精尺寸精度度角度變化角度變化側(cè)壁翹曲側(cè)壁翹曲扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)棱線翹曲棱線翹曲形狀不良形狀不良注：影響度注：影響度汽車用鋼的根本性能是沖壓成形性，這

5、三代產(chǎn)汽車用鋼的根本性能是沖壓成形性，這三代產(chǎn)品的提高也集中反映在成形性的提高方面，沸騰鋼品的提高也集中反映在成形性的提高方面，沸騰鋼只能用于普通沖壓件，鋁鎮(zhèn)靜鋼那么有優(yōu)良的深沖只能用于普通沖壓件，鋁鎮(zhèn)靜鋼那么有優(yōu)良的深沖性能，無間隙原子鋼那么具有超深性能。性能，無間隙原子鋼那么具有超深性能。三代沖壓用鋼板的性能比較三代沖壓用鋼板的性能比較鋼種鋼種屈服屈服(MPa)抗拉抗拉(MPa)延伸延伸(%)值值值值沸騰鋼沸騰鋼180190 290310 4448 1.01.2-0.22鋁鎮(zhèn)靜鋼鋁鎮(zhèn)靜鋼 160180 290300 4450 1.41.8-0.22鋼鋼100150 250300 4555

6、1.82.8 0.230.28 汽車板的質(zhì)量要求汽車板的質(zhì)量要求v優(yōu)良的成形性能優(yōu)良的成形性能v良好的抗凹陷才干和足夠的構(gòu)造剛度良好的抗凹陷才干和足夠的構(gòu)造剛度v良好的焊接性能良好的焊接性能v優(yōu)良的外表形貌和光潔度優(yōu)良的外表形貌和光潔度v高的耐蝕性能高的耐蝕性能v良好的板形和板面平直度良好的板形和板面平直度, ,嚴(yán)厲的尺寸精度和性能嚴(yán)厲的尺寸精度和性能均勻性均勻性v零件鋼板應(yīng)有吸聲減振效果零件鋼板應(yīng)有吸聲減振效果各種級(jí)別鋼板的拉伸性能范圍各種級(jí)別鋼板的拉伸性能范圍CQ: Commercial Quality, DQ: Drawing Quality, DDQ: Deep Drawing Qua

7、lity, EDDQ: Extra Deep Drawing Quality, S-EDDQ: Super EDDQ.各種級(jí)別鋼板的延伸率和各種級(jí)別鋼板的延伸率和r r值性能范圍值性能范圍消費(fèi)條件對(duì)延續(xù)退火軟鋼消費(fèi)條件對(duì)延續(xù)退火軟鋼薄板成形性能的影響薄板成形性能的影響各工序?qū)Φ吞间X鎮(zhèn)靜鋼和各工序?qū)Φ吞间X鎮(zhèn)靜鋼和IFIF鋼性能的影響程度鋼性能的影響程度參參數(shù)數(shù)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼IF鋼鋼罩式退火（罩式退火（BA）連續(xù)退火（連續(xù)退火（CA）BA或或CAC含量含量低（低（*）低（低（*）低（低（*）Mn含量含量低（低（*）低（低（*）（#）微合金化元素微合金化元素（Al、Ti、Nb）含量）含量A

8、l（*）（#）Ti/Nb（*）板坯再加熱溫度板坯再加熱溫度（*）低（低（*）低（低（*）熱軋規(guī)程熱軋規(guī)程（#）（#）（*）終軋溫度（終軋溫度（FT）Ar3（*）Ar3（*）Ar3或或Ar1（*）卷取溫度（卷取溫度（CT）低低,600(*)高高,700(*)高（高（*）冷軋壓下率冷軋壓下率約約70%約約85%約約90%退火加熱速度退火加熱速度2050520K（#）最高退火溫度最高退火溫度約約720約約850約約900注注:(#)根本無影響；根本無影響； (*)有影響有影響 ； (*)重要；重要； (*)很重要很重要冷軋用低碳、微碳和超低碳鋼的成分要求冷軋用低碳、微碳和超低碳鋼的成分要求 鋼種鋼種

9、: 成形性能成形性能 級(jí)別級(jí)別 C 含量含量/%低碳鋼低碳鋼(08Al) CQ、DQ 0.05微碳鋼微碳鋼ELC(03Al) DDQ 0.0150.03超低碳鋼超低碳鋼ULC DDQ、EDDQ) 0.005 IF鋼鋼 EDDQ、SEDDQ 0.003鋼種鋼種CSiMnSPNTOAlsCQ級(jí)級(jí)(Q195,SPHC）0.00.05 50.00.03 30.20.25 50.0080.010.0050.0030.03-0.05DQ級(jí)級(jí)（SPHDSPHD）0.00.04 40.00.03 30.20.20 00.0080.010.0050.0030.03-0.05DDQ級(jí)級(jí)（SPHESPHE）0.00

10、.03 30.00.02 20.10.15 50.0080.010.0040.0030.03-0.05不同冷軋沖壓板的冶金成分不同冷軋沖壓板的冶金成分控制范圍參考值控制范圍參考值2 2、影響板材沖壓成形、影響板材沖壓成形性能要素性能要素氮含量對(duì)碳鋼平均氮含量對(duì)碳鋼平均塑性應(yīng)變比的影響塑性應(yīng)變比的影響沖擊韌性轉(zhuǎn)變溫度隨焊接沖擊韌性轉(zhuǎn)變溫度隨焊接金屬氮含量的變化金屬氮含量的變化低氮控制是保證低碳鋼成形性和焊接性能的重要措施低氮控制是保證低碳鋼成形性和焊接性能的重要措施v碳碳C：0.05%0.030.04%v氮氮N：0.005v硅硅Si：0.0150.025v錳錳Mn)：0.150.25%v鋁鋁Al

11、s：0.030.05v硫硫S：0.015%v磷磷P：0.015低碳沖壓鋁鎮(zhèn)靜鋼采用成分控制：低碳沖壓鋁鎮(zhèn)靜鋼采用成分控制：冷軋工藝控制冷軋工藝控制v冷軋工藝的要點(diǎn)：以大壓下量和良好的光滑冷軋工藝的要點(diǎn)：以大壓下量和良好的光滑條件，產(chǎn)生較強(qiáng)的有利形變織構(gòu)，為下步條件，產(chǎn)生較強(qiáng)的有利形變織構(gòu)，為下步退火產(chǎn)生高退火織構(gòu)高退火產(chǎn)生高退火織構(gòu)高r值發(fā)明條件；值發(fā)明條件；v冷軋壓下率是影響形變織構(gòu)的主要要素，普冷軋壓下率是影響形變織構(gòu)的主要要素，普通沖壓用低碳鋼板如通沖壓用低碳鋼板如08Al的平均應(yīng)變比的平均應(yīng)變比r值隨冷軋壓下率的添加而提高，當(dāng)壓下率值隨冷軋壓下率的添加而提高，當(dāng)壓下率7075時(shí)出現(xiàn)峰值

12、。時(shí)出現(xiàn)峰值。平均塑性應(yīng)變比平均塑性應(yīng)變比r值與冷軋值與冷軋壓下率的關(guān)系：壓下率的關(guān)系：r值值，%冷軋壓下率對(duì)鋁鎮(zhèn)靜鋼薄板冷軋壓下率對(duì)鋁鎮(zhèn)靜鋼薄板織構(gòu)和各向異性值的影響織構(gòu)和各向異性值的影響 冷軋變形率對(duì)冷軋鋼帶中的軋制織構(gòu)和在退火過程中構(gòu)成的再結(jié)晶織構(gòu)產(chǎn)生影響。在鋁鎮(zhèn)靜鋼薄板消費(fèi)中，當(dāng)變形率為75時(shí)，可以獲得對(duì)法向各向異性值極為有利的晶格取向。退火工藝控制退火工藝控制v再結(jié)晶退火：將冷軋帶鋼加熱到再結(jié)晶溫度再結(jié)晶退火：將冷軋帶鋼加熱到再結(jié)晶溫度以上，經(jīng)過控制再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過程控制以上，經(jīng)過控制再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過程控制鋼板的組織和性能；鋼板的組織和性能；v目的：消除帶鋼軋制過程中產(chǎn)生的形變組

13、織目的：消除帶鋼軋制過程中產(chǎn)生的形變組織和加工硬化，恢復(fù)其塑性變形的才干；和加工硬化，恢復(fù)其塑性變形的才干；v過程：加熱過程：加熱保溫保溫冷卻，影響退火織構(gòu)的冷卻，影響退火織構(gòu)的主要要素是加熱速度，加熱溫度和保溫時(shí)間主要要素是加熱速度，加熱溫度和保溫時(shí)間。同罩式退火相比，延續(xù)退火消費(fèi)同罩式退火相比，延續(xù)退火消費(fèi)有更大的優(yōu)越性有更大的優(yōu)越性 延續(xù)退火鋼帶的力學(xué)性能，無論在鋼帶長(zhǎng)度還延續(xù)退火鋼帶的力學(xué)性能，無論在鋼帶長(zhǎng)度還是寬度方向上，都比較均勻是寬度方向上，都比較均勻鋼帶平整度高，板形好，有利于汽車廠深加工鋼帶平整度高，板形好，有利于汽車廠深加工成形構(gòu)件的外形控制成形構(gòu)件的外形控制鋼帶外表質(zhì)量好

14、，無粘結(jié)景象，對(duì)于噴漆或者鋼帶外表質(zhì)量好，無粘結(jié)景象，對(duì)于噴漆或者外表涂層處置，其外表與涂料的粘結(jié)附著力強(qiáng)，噴漆外表涂層處置，其外表與涂料的粘結(jié)附著力強(qiáng)，噴漆或者涂層質(zhì)量好或者涂層質(zhì)量好消費(fèi)周期短消費(fèi)周期短退火溫度范圍較高，冷卻速度自在度大，有利退火溫度范圍較高，冷卻速度自在度大，有利于新產(chǎn)品的開發(fā)于新產(chǎn)品的開發(fā)3.3.高強(qiáng)度鋼板在汽車高強(qiáng)度鋼板在汽車上的運(yùn)用情況上的運(yùn)用情況v 高強(qiáng)度鋼板在汽車中的運(yùn)用高強(qiáng)度鋼板在汽車中的運(yùn)用v外板部件板厚和外板部件板厚和TS關(guān)系關(guān)系內(nèi)板部件板厚和內(nèi)板部件板厚和TS關(guān)系關(guān)系 冷軋高強(qiáng)度鋼的典型機(jī)械性能冷軋高強(qiáng)度鋼的典型機(jī)械性能鋼鋼 類類屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度MPa抗

15、拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度MPa延伸率延伸率%均值均值N均值均值BHMPa微合金鋼微合金鋼320*440281.30.17含磷鋼含磷鋼280*420321.60.19烘烤硬化鋼烘烤硬化鋼210*320401.60.2248高強(qiáng)無間隙原子鋼高強(qiáng)無間隙原子鋼220*390371.90.21雙相鋼雙相鋼350*600270.940相變誘導(dǎo)塑性鋼相變誘導(dǎo)塑性鋼400*64032超低碳鋼超低碳鋼200*300462.00.2440* 罩式退火罩式退火 * 連續(xù)退火連續(xù)退火 日本日本1111家汽車公司在汽車中采用高強(qiáng)度鋼板家汽車公司在汽車中采用高強(qiáng)度鋼板的調(diào)查和預(yù)測(cè)結(jié)果的調(diào)查和預(yù)測(cè)結(jié)果( (運(yùn)用比率運(yùn)用比率) )平均

16、值平均值其它汽車廠運(yùn)用的超高強(qiáng)鋼板種類其它汽車廠運(yùn)用的超高強(qiáng)鋼板種類化學(xué)成分化學(xué)成分 和機(jī)械特性值和機(jī)械特性值拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度化化 學(xué)學(xué) 成成 分分 mass% C Si Mn P S Ti 機(jī)機(jī) 械械 特特 性性 值值s MPa b MPa %780MPa980MPa1180MPa1370MPa0.06 0.70 2.4 0.015 0.015 0.14 0.50 2.4 0.015 0.015 0.14 0.50 2.5 0.015 0.015 0.050.15 0.50 2.7 0.015 0.015 0.05620 850 18 750 1050 15950 1250 101150 1

17、420 8 高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)化機(jī)制 冷軋高強(qiáng)鋼板的強(qiáng)化方法冷軋高強(qiáng)鋼板的強(qiáng)化方法強(qiáng)度級(jí)別強(qiáng)度級(jí)別N/mm2含碳量含碳量極低碳鋼極低碳鋼0.005%微碳鋼微碳鋼0.020.08%低碳鋼低碳鋼0.080.15%340固（固（P）固（固（P）390固（固（P+Si, P+Mn）固（固（P）440固（固（P+Si+Mn）固（固（Mn, P+Mn）490析（析（Nb）590相（相（Mn）析（析（Nb）,相（相（Mn）780相（相（Mn）,析（析（Nb）+相（相（Mn）980相相 + 析（析（Ti, Nb）1180相相 + 析（析（Ti, Nb）1380相相 + 析（析（Ti, Nb） 注：注： 固：固溶強(qiáng)

18、化固：固溶強(qiáng)化 析：析出強(qiáng)化析：析出強(qiáng)化 相：相變強(qiáng)化相：相變強(qiáng)化 內(nèi)為分別運(yùn)用的強(qiáng)化元素內(nèi)為分別運(yùn)用的強(qiáng)化元素冷軋高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)化機(jī)制及鋼板特性冷軋高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)化機(jī)制及鋼板特性強(qiáng)強(qiáng)化化機(jī)機(jī)制制主主要要添添加加元元素素強(qiáng)強(qiáng)度度級(jí)級(jí)別別T TS S/ /M MP Pa a沖沖壓壓成成形形特特性性一一般般特特性性具具體體特特性性固固溶溶強(qiáng)強(qiáng)化化( (低低碳碳系系) ) P P- -M Mn n S Si i- -M Mn n, ,P P3 34 40 0- -4 44 40 0一一般般沖沖壓壓用用一一般般加加工工用用拉拉脹脹成成形形性性良良好好有有B BH H性性 固固溶溶強(qiáng)強(qiáng)化化( (超超低低

19、碳碳系系) )3 34 40 0- -5 59 90 0深深沖沖用用深深沖沖性性優(yōu)優(yōu)良良有有B BH H性性P P- -M Mn n, ,P P- -S Si iM Mn n- -P P- -T Ti i, ,T Ti i, ,N Nb b析析出出強(qiáng)強(qiáng)化化3 39 90 0- -5 59 90 0一一般般加加工工用用焊焊接接性性良良好好M Mn n, ,N Nb b S Si i- -M Mn n- -N Nb b固固溶溶+ +析析出出強(qiáng)強(qiáng)化化4 49 90 0- -5 59 90 0一一般般加加工工用用適適于于彎彎曲曲加加工工高高r r值值型型M Mn n- -T Ti iS Si i- -

20、M Mn n- -P P- -N Nb b, ,C Cu u, ,T Ti i 相相變變強(qiáng)強(qiáng)化化( (馬馬氏氏體體系系) ) ( (M M+ +B B) )3 39 90 0- -1 14 47 70 0低低屈屈服服比比型型適適于于高高拉拉脹脹加加工工有有B BH H性性M Mn n- -S Si i M Mn n- -S Si i- -P PM Mn n, ,S Si i- -M Mn n- -N Nb b 相相變變強(qiáng)強(qiáng)化化( (貝貝氏氏體體系系) )3 39 90 0- -1 14 47 70 0高高擴(kuò)擴(kuò)孔孔率率型型高高延延伸伸型型適適于于拉拉深深成成形形 相相變變強(qiáng)強(qiáng)化化( (殘殘余余奧

21、奧氏氏 體體系系) )M Mn n- -C Cr r5 59 90 0- -9 98 80 0S Si i- -M Mn n高高殘殘余余奧奧氏氏體體鋼鋼板板( (T TR RI IP P鋼鋼) )T TR RI IP P效效果果產(chǎn)產(chǎn)生生的的高高延延伸伸高高強(qiáng)強(qiáng)度度鋼鋼板板析析出出+ +相相變變強(qiáng)強(qiáng)化化7 78 80 0- -1 14 47 70 0超超高高強(qiáng)強(qiáng)度度鋼鋼板板高高強(qiáng)強(qiáng)度度, ,加加工工性性良良好好M Mn n- -S Si i- -T Ti iM Mn n- -S Si i- -T Ti i- -M Mo o冷軋高強(qiáng)鋼板的資料特性分類冷軋高強(qiáng)鋼板的資料特性分類強(qiáng)度級(jí)別強(qiáng)度級(jí)別MPa

22、按特性分類按特性分類普通板材普通板材 高高r值值 高延伸率高延伸率 BH性能性能DP鋼鋼34039044049059078098011801380 注：注：表示目前已消費(fèi)表示目前已消費(fèi) 冷軋鋼板的強(qiáng)度與塑性、成形性關(guān)系冷軋鋼板的強(qiáng)度與塑性、成形性關(guān)系. IF. IF鋼鍍層鋼板鋼鍍層鋼板v日本電鍍鋅板日本電鍍鋅板EGEG，熱鍍鋅板，熱鍍鋅板Hot-dipHot-dip在汽車工在汽車工業(yè)用量開展業(yè)用量開展 歐洲十二國(guó)歐洲十二國(guó)(EU-12) 84(EU-12) 84年以來用于汽車制年以來用于汽車制 造的鍍層鋼板和裸鋼板用量的變化情況造的鍍層鋼板和裸鋼板用量的變化情況國(guó)外幾個(gè)主要汽車廠家轎車用鍍層鋼

23、板國(guó)外幾個(gè)主要汽車廠家轎車用鍍層鋼板國(guó) 別國(guó) 別日本日本外 板外 板兩面有機(jī)復(fù)合鍍層板每?jī)擅嬗袡C(jī)復(fù)合鍍層板每面三層有機(jī)膜1um面三層有機(jī)膜1um鉻酸鹽處理層75g/m2鉻酸鹽處理層75g/m2Zn-Ni合金層20g/m2Zn-Ni合金層20g/m2廠 家廠 家兩面電鍍雙層Zn-Fe20/20兩面電鍍雙層Zn-Fe20/20三 菱三 菱日 產(chǎn)日 產(chǎn)豐 田豐 田單面合金化熱鍍鋅GA0/45單面合金化熱鍍鋅GA0/45馬自達(dá)馬自達(dá)兩面電鍍Zn-Ni30/30兩面電鍍Zn-Ni30/30德 國(guó)德 國(guó)奧 迪奧 迪兩面電鍍鋅Zn53x/53兩面電鍍鋅Zn53x/53美 國(guó)美 國(guó)通 用通 用兩面熱電鍍Zn70/70兩面熱電鍍Zn70/70內(nèi)板及底部零件內(nèi)板及底部零件同外板同外板合金化鍍鋅GA45/45合金化鍍鋅GA45/45兩面合金化鍍鋅GA45/45兩面合金化鍍鋅GA45/45同外板同外板兩面熱鍍鋅70/70兩面熱鍍鋅70/70兩面熱鍍鋅65/65兩面熱鍍鋅65/65鍍層板/車身板