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1、汽汽车板的成形性及冲板的成形性及冲压成形技成形技术主 要 内 容1.典型板材成形性能分析典型板材成形性能分析2.影响板材冲影响板材冲压压成形性能要素成形性能要素3.高高强强度度钢钢板在汽板在汽车车上的运用情况上的运用情况4.IF钢镀层钢钢镀层钢板板5.先先进进加工成形技加工成形技术术在汽在汽车车上的运用上的运用1. 1. 典型板材成形性能分析典型板材成形性能分析 冲冲压钢压钢板的分板的分类类按脱氧方式分：有沸腾钢、镇静钢和半镇静钢；按钢种与合金成分分：有低碳钢、低合金高强度钢、加 磷钢、超低碳无间隙原子钢IF钢等；按强度级别分：有普通强度级和高强度级别；按冲压级别分：有商品级CQ、普通冲压级D
2、Q、 深冲压级DDQ和超深冲压级EDDQ;按冲压件的复杂程度分：P级普通拉延，S级深 拉延，Z级最深拉延, F级复杂冲压, HF级 很复杂冲压)和ZF级最复杂冲压)。板材成形性的根本概念板材成形性的根本概念金属薄板的成形性是指板材顺应各种成形加工过程的才干，金属薄板的成形性是指板材顺应各种成形加工过程的才干，通常定义为通常定义为:在给定的加工条件下，板材成首变形而不产生断在给定的加工条件下，板材成首变形而不产生断裂或失稳的才干。裂或失稳的才干。具有最正确成形性的薄板材应是：具有最正确成形性的薄板材应是：1均匀应变分布；均匀应变分布；2接受平面内紧缩应力而无起皱；接受平面内紧缩应力而无起皱；3可
3、到达较高应变而无颈缩和断裂；可到达较高应变而无颈缩和断裂；4接受平面内剪切应力而无断裂；接受平面内剪切应力而无断裂；5零件由凹模出来后坚持其外形；零件由凹模出来后坚持其外形；6坚持外表光洁，减低外表损伤。坚持外表光洁，减低外表损伤。成形性能的内容成形性能的内容根本成形性研讨根本成形性研讨：拉伸实验拉伸实验金相实验、硬度实验金相实验、硬度实验模拟成形性研讨模拟成形性研讨：杯突实验、拉深实验杯突实验、拉深实验扩孔实验、锥杯实验扩孔实验、锥杯实验成形极限研讨成形极限研讨：胀形实验、成形极限图胀形实验、成形极限图薄板成形性能研讨方法薄板成形性能研讨方法单向拉伸实验获得的力学性能目的参数单向拉伸实验获得
4、的力学性能目的参数杯突杯突实验方法方法 拉深拉深实验方法方法锥杯实验方法锥杯实验方法扩孔实验方法扩孔实验方法成型的分类及变形特征成型的分类及变形特征特征资料对冲压缺陷的影响特征资料对冲压缺陷的影响成形缺陷现象成形缺陷现象材料特性值材料特性值板厚板厚屈服点屈服点抗拉强度抗拉强度总伸长率总伸长率nr杨氏模量杨氏模量极限变形能极限变形能破裂破裂深冲破裂深冲破裂拉胀破裂拉胀破裂翻边破裂翻边破裂弯曲破裂弯曲破裂面变形面变形起皱（法兰）起皱（法兰）起皱（侧壁）起皱（侧壁）面应变面应变其它形状不良其它形状不良尺寸精度尺寸精度角度变化角度变化侧壁翘曲侧壁翘曲扭转扭转棱线翘曲棱线翘曲形状不良形状不良注：影响度注
5、：影响度汽汽车车用用钢钢的的根根本本性性能能是是冲冲压压成成形形性性，这这三三代代产产品品的的提提高高也也集集中中反反映映在在成成形形性性的的提提高高方方面面，沸沸腾腾钢钢只只能能用用于于普普通通冲冲压压件件，铝铝镇镇静静钢钢那那么么有有优优良良的的深深冲冲性能，无间隙原子钢那么具有超深性能。性能，无间隙原子钢那么具有超深性能。三代冲压用钢板的性能比较三代冲压用钢板的性能比较钢种种屈服屈服(MPa)抗拉抗拉(MPa)延伸延伸(%)值值沸沸腾钢180190 290310 4448 1.01.2-0.22铝镇静静钢 160180 290300 4450 1.41.8-0.22钢100150 250
6、300 4555 1.82.8 0.230.28 汽车板的质量要求汽车板的质量要求v优良的成形性能优良的成形性能v良好的抗凹陷才干和足够的构造刚度良好的抗凹陷才干和足够的构造刚度v良好的焊接性能良好的焊接性能v优良的外表形貌和光洁度优良的外表形貌和光洁度v高的耐蚀性能高的耐蚀性能v良好的板形和板面平直度良好的板形和板面平直度, ,严厉的尺寸精度和性能均严厉的尺寸精度和性能均匀性匀性v零件钢板应有吸声减振效果零件钢板应有吸声减振效果各种级别钢板的拉伸性能范围各种级别钢板的拉伸性能范围CQ: Commercial Quality, DQ: Drawing Quality, DDQ: Deep Dr
7、awing Quality, EDDQ: Extra Deep Drawing Quality, S-EDDQ: Super EDDQ.各种级别钢板的延伸率和各种级别钢板的延伸率和r r值性能范围值性能范围消费条件对延续退火软钢消费条件对延续退火软钢薄板成形性能的影响薄板成形性能的影响各工序对低碳铝镇静钢和各工序对低碳铝镇静钢和IFIF钢性能的影响程度钢性能的影响程度参参数数低碳铝镇静钢低碳铝镇静钢IF钢钢罩式退火（罩式退火（BA）连续退火（连续退火（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、
8、Nb）含量）含量Al（*）（#）Ti/Nb（*）板坯再加热温度板坯再加热温度（*）低（低（*）低（低（*）热轧规程热轧规程（#）（#）（*）终轧温度（终轧温度（FT）Ar3（*）Ar3（*）Ar3或或Ar1（*）卷取温度（卷取温度（CT）低低,600(*)高高,700(*)高（高（*）冷轧压下率冷轧压下率约约70%约约85%约约90%退火加热速度退火加热速度2050520K（#）最高退火温度最高退火温度约约720约约850约约900注注:(#)根本无影响；根本无影响； (*)有影响有影响 ； (*)重要；重要； (*)很重要很重要冷轧用低碳、微碳和超低碳钢的成分要求冷轧用低碳、微碳和超低碳钢的
9、成分要求 钢钢种种: 成形性能成形性能 级别级别 C 含量含量/%低碳低碳钢钢(08Al) CQ、DQ 0.05微碳微碳钢钢ELC(03Al) DDQ 0.0150.03超低碳超低碳钢钢ULC DDQ、EDDQ) 0.005 IF钢钢 EDDQ、SEDDQ 0.003钢种钢种CSiMnSPNTOAlsCQ级级(Q195,SPHC）0.00.05 50.00.03 30.20.25 50.0080.010.0050.0030.03-0.05DQ级级（SPHDSPHD）0.00.04 40.00.03 30.20.20 00.0080.010.0050.0030.03-0.05DDQ级级（SPHE
10、SPHE）0.00.03 30.00.02 20.10.15 50.0080.010.0040.0030.03-0.05不同冷轧冲压板的冶金成分不同冷轧冲压板的冶金成分控制范围参考值控制范围参考值碳碳碳碳(C)(C)含量含量含量含量对钢对钢板力学性能和成形性能的影响板力学性能和成形性能的影响板力学性能和成形性能的影响板力学性能和成形性能的影响规规律律律律: :2 2、影响板材冲压成形、影响板材冲压成形性能要素性能要素钢钢中碳含量与中碳含量与中碳含量与中碳含量与r r值值、延伸率的关系、延伸率的关系、延伸率的关系、延伸率的关系: :氮含量对碳钢平均氮含量对碳钢平均塑性应变比的影响塑性应变比的影响
11、冲击韧性转变温度随焊接冲击韧性转变温度随焊接金属氮含量的变化金属氮含量的变化低氮控制是保证低碳钢成形性和焊接性能的重要措施低氮控制是保证低碳钢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锰锰Mn)：0.150.25%v铝铝Als：0.030.05v硫硫S：0.015%v磷磷P：0.015低碳冲压铝镇静钢采用成分控制：低碳冲压铝镇静钢采用成分控制：冷轧工艺控制冷轧工艺控制v冷轧工艺的要点：以大压下量和良好的光滑冷轧工艺的要点：以大压下量和良好的光滑条件，产生较强的有利形变织构，为下步条件，产生较强的有利形变织构，为下步退火
12、产生高退火织构高退火产生高退火织构高r值发明条件；值发明条件；v冷轧压下率是影响形变织构的主要要素，普冷轧压下率是影响形变织构的主要要素，普通冲压用低碳钢板如通冲压用低碳钢板如08Al的平均应变比的平均应变比r值随冷轧压下率的添加而提高，当压下率值随冷轧压下率的添加而提高，当压下率7075时出现峰值。时出现峰值。平均塑性应变比平均塑性应变比r值与冷轧值与冷轧压下率的关系：压下率的关系：r值值，%冷轧压下率对铝镇静钢薄板冷轧压下率对铝镇静钢薄板织构和各向异性值的影响织构和各向异性值的影响 冷轧变形率对冷轧钢带中的轧制织构和在退火过程中构成的再结晶织构产生影响。在铝镇静钢薄板消费中，当变形率为75
13、时，可以获得对法向各向异性值极为有利的晶格取向。退火工艺控制退火工艺控制v再再结晶退火：将冷晶退火：将冷轧带钢加加热到再到再结晶温度晶温度以上，以上，经过控制再控制再结晶和晶粒晶和晶粒长大大过程控制程控制钢板的板的组织和性能；和性能；v目的：消除目的：消除带钢轧制制过程中程中产生的形生的形变组织和加工硬化，恢复其塑性和加工硬化，恢复其塑性变形的才干；形的才干；v过程：加程：加热保温保温冷却，影响退火冷却，影响退火织构的构的主要要素是加主要要素是加热速度，加速度，加热温度和保温温度和保温时间。同罩式退火相比，延续退火消费同罩式退火相比，延续退火消费有更大的优越性有更大的优越性 延延续续退火退火钢
14、带钢带的力学性能，无的力学性能，无论论在在钢带长钢带长度度还还是是宽宽度方向上，都比度方向上，都比较较均匀均匀钢带钢带平整度高，板形好，有利于汽平整度高，板形好，有利于汽车车厂深加工厂深加工成形构件的外形控制成形构件的外形控制钢带钢带外表外表质质量好，无粘量好，无粘结结景象，景象，对对于于喷喷漆或者漆或者外表涂外表涂层处层处置，其外表与涂料的粘置，其外表与涂料的粘结结附着力附着力强强，喷喷漆漆或者涂或者涂层质层质量好量好消消费费周期短周期短退火温度范退火温度范围较围较高，冷却速度自在度大，有利高，冷却速度自在度大，有利于新于新产产品的开品的开发发3.3.高强度钢板在汽车高强度钢板在汽车上的运用
15、情况上的运用情况v 高强度钢板在汽车中的运用高强度钢板在汽车中的运用v外板部件板厚和外板部件板厚和TS关系关系内板部件板厚和内板部件板厚和TS关系关系 冷冷轧高高强强度度钢的典型机械性能的典型机械性能钢 类屈服屈服强强度度MPa抗拉抗拉强强度度MPa延伸率延伸率%均均值N均值均值BHMPa微合金微合金钢320*440281.30.17含磷含磷钢280*420321.60.19烘烤硬化烘烤硬化钢210*320401.60.2248高高强强无无间隙原子隙原子钢220*390371.90.21双相双相钢350*600270.940相相变诱导塑性塑性钢400*64032超低碳超低碳钢200*30046
16、2.00.2440* 罩式退火罩式退火 * 连续退火退火 日本日本1111家汽车公司在汽车中采用高强度钢板家汽车公司在汽车中采用高强度钢板的调查和预测结果的调查和预测结果( (运用比率运用比率) )平均值平均值其它汽车厂运用的超高强钢板种类其它汽车厂运用的超高强钢板种类化学成分化学成分 和机械特性值和机械特性值拉伸拉伸强强度度化化 学学 成成 分分 mass% C Si Mn P S Ti 机机 械械 特特 性性 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
17、 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 1420 8 高强度钢板的强化机制 冷轧高强钢板的强化方法冷轧高强钢板的强化方法强强度度级别N/mm2含碳量含碳量极低碳极低碳钢0.005%微碳微碳钢0.020.08%低碳低碳钢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）7
18、80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：固溶固：固溶强强化化 析：析出析：析出强强化化 相：相相：相变强强化化 内内为分分别运用的运用的强强化元素化元素冷轧高强度钢板的强化机制及钢板特性冷轧高强度钢板的强化机制及钢板特性冷轧高强钢板的资料特性分类冷轧高强钢板的资料特性分类强强度度级别MPa按特性分按特性分类普通板材普通板材 高高r值 高延伸率高延伸率BH性能性能DP钢34039044049059078098011801380 注：注：表示目前已消表示目
19、前已消费费 冷轧钢板的强度与塑性、成形性关系冷轧钢板的强度与塑性、成形性关系. IF. IF钢镀层钢板钢镀层钢板v日本电镀锌板日本电镀锌板EGEG，热镀锌板，热镀锌板Hot-dipHot-dip在汽车工业在汽车工业用量开展用量开展 欧洲十二国欧洲十二国(EU-12) 84(EU-12) 84年以来用于汽车制年以来用于汽车制 造的镀层钢板和裸钢板用量的变化情况造的镀层钢板和裸钢板用量的变化情况国外几个主要汽车厂家轿车用镀层钢板国外几个主要汽车厂家轿车用镀层钢板我国引进主要轿车消费线用镀层板种类我国引进主要轿车消费线用镀层板种类涂镀层钢板的抗粉化、剥落性能涂镀层钢板的抗粉化、剥落性能v镀层粉化与剥
20、落表示图镀层粉化与剥落表示图Ti-IF钢与钢与Ti+Nb-IF钢的抗粉化钢的抗粉化性能性能. .先进加工成形技术先进加工成形技术在汽车上的运用在汽车上的运用先进加工成形技术先进加工成形技术TWB激光拼激光拼焊焊板板 TailorWeldedBlank 把厚度和把厚度和强强度不一度不一样样的的钢钢板，按照一定大小外形截断，板，按照一定大小外形截断，经过经过激光激光焊焊接，按照客接，按照客户户希望的外形的希望的外形的资资料料进进展加工定展加工定做成的截断型汽做成的截断型汽车车用用钢钢板。板。HF液液压压成型成型 Hydroforming 经过经过大的液体大的液体压压力将力将钢钢管成型管成型为顾为顾
21、客希望外形汽客希望外形汽车车部件的制造技部件的制造技术术。将将钢钢板在升高到一定温度后冲板在升高到一定温度后冲压压成型，在快速冷却后成型，在快速冷却后获获得超高得超高强强度度 可到达可到达1500Mpa 的的钢钢板部件。板部件。HPF热压热压成型成型 HotPressForming 汽车部件传统制造工艺汽车部件传统制造工艺汽车部件汽车部件TWB制造工艺制造工艺汽车部件汽车部件TWB制造工艺制造工艺技术中心汽车板研发所技术中心汽车板研发所汽车部件汽车部件TWB制造工艺制造工艺汽车部件传统制造工艺汽车部件传统制造工艺汽车部件制造工艺汽车部件制造工艺制造汽车部件制造汽车部件制造汽车部件制造汽车部件P制造汽车部件制造汽车部件P制造汽车部件制造汽车部件TWB制造汽车零部件的优点制造汽车零部件的优点HF制造汽车零部件的优点制造汽车零部件的优点P制造汽车零部件的优点制造汽车零部件的优点谢谢! !
