第二章汽車(chē)覆蓋件材料及性能

1、 2.1 汽車(chē)覆蓋件常用板材 2.2 板材性能及實(shí)驗(yàn)方法 2.3 板材性能參數(shù)與成形性的關(guān)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(jí)別分 B.按強(qiáng)度級(jí)別分 最復(fù)雜拉深級(jí)（ZF） 很復(fù)雜拉深級(jí)（HF） 復(fù)雜拉深級(jí)（F） 最深拉深級(jí)（Z） 深拉深級(jí)（S） 普通拉深級(jí)（P） 普通強(qiáng)度 高強(qiáng)度 超高強(qiáng)度 加磷鋁鎮(zhèn)靜鋼板的特點(diǎn)： （1）強(qiáng)度高 （2）較好的塑性 （3）板厚方向抗變形能力強(qiáng) （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(qiáng)度，經(jīng)沖壓成

2、形中拉伸變形后，進(jìn)行高溫時(shí)效處理，鋼板的屈服強(qiáng)度可以得到一定程度的提高。 硬化機(jī)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(yù)變形，導(dǎo)致基體內(nèi)位錯(cuò)密度增加，碳、氮原子向位錯(cuò)擴(kuò)散的距離縮短。高溫時(shí)效處理使碳、氮原子擴(kuò)散的熱激活能提高，并在位錯(cuò)處聚集，釘扎位錯(cuò)。 常規(guī)拉伸試樣在預(yù)變形7.5%的屈服應(yīng)力與隨后100度加熱30min后的屈服應(yīng)力的差值稱為時(shí)效指數(shù)，用AI表示。 AI與BH存在線性關(guān)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(wú)間隙固溶原

3、子存在，這種鋼稱為“無(wú)間隙原子鋼”，即IF鋼。 IF冷軋鋼板 的優(yōu)點(diǎn)： 1.雜質(zhì)元素（Si、Mn、P、S）少 2.屈服點(diǎn)低和低屈強(qiáng)比。 3.塑性伸長(zhǎng)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(wú)失效性（時(shí)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(chē)上得到越來(lái)越多的應(yīng)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(duì)各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力，如便于加工，容易得到高質(zhì)量和高精度的沖壓件，生產(chǎn)率高，不易產(chǎn)生廢品等。 板材沖壓性能 實(shí)驗(yàn)方法 直接試驗(yàn)中，板材的應(yīng)力狀

4、態(tài)與真實(shí)沖壓時(shí)基本相同，所得結(jié)果也比較準(zhǔn)確； 間接試驗(yàn)時(shí)板材的受力情況與變形特點(diǎn)都與實(shí)際沖壓時(shí)有一定的差別。所以，所得的結(jié)果也只能間接地反映板材的沖壓性能，有時(shí)還要借助于一定的分析方法才能做到。 直接實(shí)驗(yàn) 間接實(shí)驗(yàn) 常用的方法為：直接試驗(yàn)中的模擬試驗(yàn)和間接試驗(yàn)中的拉伸試驗(yàn)。 拉伸試驗(yàn)是在拉伸試驗(yàn)機(jī)上對(duì)板材試樣進(jìn)行拉伸變形的試驗(yàn) 以上左圖是標(biāo)準(zhǔn)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(chē)覆蓋件板材性能時(shí)常用的有以下幾種參數(shù)： 1）屈服點(diǎn)s 2）抗拉強(qiáng)度b 3）屈強(qiáng)比s/ b 4) 均勻伸長(zhǎng)率u和均勻應(yīng)變j 5）總伸長(zhǎng)率和總應(yīng)變k 。 6）硬化指數(shù)n。 7）厚向異性系數(shù)r。 8）板

5、面內(nèi)方向異性系數(shù) r。 1）屈服點(diǎn)s 是指板材在由彈性變形開(kāi)始進(jìn)入塑性變形時(shí)的應(yīng)力，其數(shù)值為拉伸曲線上屈服平臺(tái)的力Fs與試樣原始截面積A0之比。 2）抗拉強(qiáng)度b 是指板材試樣拉伸時(shí)的拉伸力達(dá)到最大值時(shí)的應(yīng)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(qiáng)比s/ b 是指屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值。它是一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)。 4) 均勻伸長(zhǎng)率u和均勻應(yīng)變j 是指板材試樣在產(chǎn)生局部塑性變形（縮頸）時(shí)的延伸長(zhǎng)率和真實(shí)應(yīng)變。在拉伸曲線上，對(duì)應(yīng)抗拉強(qiáng)度的取點(diǎn)。其值為： 5）總伸長(zhǎng)率和總應(yīng)變k 。 是指板材試樣在被拉斷時(shí)的伸長(zhǎng)率和應(yīng)變。 6）硬化指數(shù)n。表示在塑性變值形中材料硬化的強(qiáng)度。 7）厚向

6、異性系數(shù)r。 它是板材拉伸試樣在拉伸試驗(yàn)中寬度方向應(yīng)變與厚度之比。 厚向異性系數(shù)的平均值 8）板面內(nèi)方向異性系數(shù) r。 拉深成形試驗(yàn)最常用的是Swift杯形試驗(yàn)，簡(jiǎn)稱Swift試驗(yàn)。 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(lái)表示。 艾里克森試驗(yàn)（杯突試驗(yàn)）： 進(jìn)行 試驗(yàn)時(shí)，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(kāi)始產(chǎn)生能透光的裂縫時(shí)，測(cè)量凸模壓入的深度。如圖; 福井錐杯成形試驗(yàn)：進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，將試樣水平地放入試驗(yàn)?zāi)＞叩陌寄?nèi)，不加壓邊力，凸模下行進(jìn)行成形試驗(yàn)

7、。當(dāng)試樣發(fā)生破裂時(shí)（表現(xiàn)為成形力開(kāi)始下降），停止試驗(yàn)并取出試樣。測(cè)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(jiǎn)稱FLD）表示板材在不同的應(yīng)力狀態(tài)下的變形極限。 制作FLD的試驗(yàn)方法 半球形凸模脹型法 圓柱形凸模脹型法 1.方板對(duì)角拉伸試驗(yàn) YBT-1試驗(yàn)簡(jiǎn)單方便，所得到的皺高h(yuǎn)b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(qiáng)。 YBT-2主要用來(lái)研究加載方式、加載路徑等對(duì)板材起皺的影響，需要專用的試驗(yàn)設(shè)備。 2.切應(yīng)力起皺實(shí)驗(yàn) 切應(yīng)力起皺試驗(yàn)?zāi)M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?qū)抢欤╕

8、BT-1） B.雙向?qū)抢欤╕BT-2） 一、拉伸試驗(yàn)性能參數(shù)與沖壓成形的關(guān)系 1.屈服點(diǎn)s 屈服點(diǎn)越小，越易屈服，變形抗力小，貼模性能和形狀凍結(jié)性能好，有利于提高形狀精度。 2.屈強(qiáng)比s/ b 屈強(qiáng)比小，變形區(qū)較容易進(jìn)入塑性變形狀態(tài)，而傳力區(qū)卻不容易產(chǎn)生破裂，從而可以提高成形極限。 3.均勻伸長(zhǎng)率u u與板材的艾利克森值也成正比例關(guān)系。所以，具有很大脹形成分的汽車(chē)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(yīng)變均化能力強(qiáng)，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(qiáng)。 6.板面內(nèi)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(yīng)力狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度的變化。 二、LDR、IE和CCV值與沖壓成形性的關(guān)系 LDR反映了板材在拉深時(shí)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(shí)的沖壓性能，IE越大，脹型性能越