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智能辊压成形装备(系统)及其应用案例分析

南京航空航天大学学报 2024年第1期56卷 55-64页

作者：任银旺贺靖晟刘江熊自柳肖骏峰吴康孙勇电子科技大学(深圳)高等研究院深圳518110 深思有形(深圳)科技有限公司深圳518110

辊压成形是一种通过顺序排布的成形模具渐近横向弯曲金属带材和板材的塑性加工工艺。由于其低成本、高效率、柔性化的特点,已成为中国新能源、航空航天、轨道交通等多个领域实现轻量化、节能、减排和安全性提升的重要技术之一。但是,该... 详细信息

辊压成形是一种通过顺序排布的成形模具渐近横向弯曲金属带材和板材的塑性加工工艺。由于其低成本、高效率、柔性化的特点,已成为中国新能源、航空航天、轨道交通等多个领域实现轻量化、节能、减排和安全性提升的重要技术之一。但是,该工艺的工序复杂性和离散性、材料厚向性能的不均匀性、设备信息化和柔性化自动化的低水平等问题,导致了它类似于“黑匣子”,使得产品质量难以预测,调试生产高度依赖人工经验,可成形截面受限,成品率不稳定。为此,本文提出了一种数据驱动的智能辊压成形装备(系统),并介绍了该装备(系统)的技术架构和特点。通过搭建基于人工智能的数据架构,该系统将传统辊压成形中的离散数据进行采集、筛选、集成、储存和分析。同时融合数字孪生、人工智能、轮廓检测技术和多智能体协同控制等来构建可以替代人工经验的自纠偏的生产模式。针对新能源汽车行业,本文给出了利用该系统解决的一个辊压成形的动力电池包结构件的回弹控制案例,并对该系统的发展给出了建议和展望。

关键词：辊压成形智能装备数字孪生工业人工智能

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热冲压镀锌钢板镀层组织分析与应用

河北冶金 2024年第6期 34-39页

作者：魏元生熊自柳宋帅董伊康河钢材料技术研究院

镀锌热成形钢是继铝硅镀层后一种新的镀层热成形钢，具有良好的耐腐蚀及阴极保护性能、防止钢板加热时表面高温氧化起皮和脱碳、优良的外观和冲压性能、较好的焊接和涂镀性能等优点。锌基镀层化学成分为99%Zn、<1%Al及其他杂质，当镀层... 详细信息

镀锌热成形钢是继铝硅镀层后一种新的镀层热成形钢，具有良好的耐腐蚀及阴极保护性能、防止钢板加热时表面高温氧化起皮和脱碳、优良的外观和冲压性能、较好的焊接和涂镀性能等优点。锌基镀层化学成分为99%Zn、<1%Al及其他杂质，当镀层温度<600℃时，Al与基体中的Fe在镀层与铁基体界面处生成约1μm厚的Fe2Al5抑制层，阻止基体中的Fe原子向镀层中扩散；镀层温度800℃时，镀层中的Al元素基本都迁移至镀层表面，形成连续的Al2O3薄膜阻碍Zn的蒸发。镀层温度增加≥700℃后，抑制层破坏，大量Fe元素扩散进入镀层形成Al、Fe化合物相，镀层体密度变化增厚。镀锌热成形钢的奥氏体化加热温度、保温时间、入模成形温度对零件的耐腐蚀性、镀层液相脆性LME防控有直接影响，最佳的工艺参数为加热温度880℃、加热时间360 s、入模成形温度≤700℃。镀锌热成形钢板的焊接及涂装性能良好，在汽车车身安全结构件有很大的应用前景。

关键词：热冲压镀锌层抑制层扩散入模温度液相金属脆性

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变截面板材腹板翘曲缺陷的影响因素研究

汽车工艺与材料 2024年第6期 6-10页

作者：刘江熊自柳肖骏峰吴康孙勇电子科技大学(深圳)高等研究院深圳457001

随着产品更新换代的速度提高,柔性辊压工艺受到业内广泛关注,但由于其成形过程复杂性带来不可避免的缺陷,针对三次弯曲曲线的变截面板材成形过程进行数值模拟仿真,研究了材料、厚度和翼板高度对翘曲的影响。结果表明,板材产生的翘曲缺... 详细信息

随着产品更新换代的速度提高,柔性辊压工艺受到业内广泛关注,但由于其成形过程复杂性带来不可避免的缺陷,针对三次弯曲曲线的变截面板材成形过程进行数值模拟仿真,研究了材料、厚度和翼板高度对翘曲的影响。结果表明,板材产生的翘曲缺陷与纵向应变有关,当纵向应变分布均匀时,翘曲缺陷最小。通过正交模拟设计分析得出影响翘曲高度的工艺参数主次顺序为厚度、翼板高度、板材材料,得出结论:与铝合金材料相比,高屈强比高强度钢制备的翘曲高度降低,但低屈强比高强度钢制备的翘曲高度反而增高。

关键词：变截面板材数值模拟仿真腹板翘曲正交试验设计

新型热镀锌双相钢的合金成分对界面层和镀层结构的影响

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材料研究学报 2023年

作者：李沅沅梁健熊自柳苗斌田秀刚齐建军郑士建河钢材料技术研究院河北工业大学材料科学与工程学院唐山钢铁集团有限责任公司技术中心河钢股份有限公司

用对粘方式制备热镀锌DP980双相钢DP980，用TEM表征其截面，用TEM结合电子衍射和EDS表征其界面层结构和镀锌层结构并构建其空间关系。结果表明，与DP780在退火阶段合金元素Mn的外氧化不同，DP980主要发生内氧化和Cr元素与Mn元素的竞争... 详细信息

用对粘方式制备热镀锌DP980双相钢DP980，用TEM表征其截面，用TEM结合电子衍射和EDS表征其界面层结构和镀锌层结构并构建其空间关系。结果表明，与DP780在退火阶段合金元素Mn的外氧化不同，DP980主要发生内氧化和Cr元素与Mn元素的竞争性氧化，界面层中较少的MnO促进热镀锌过程中的Fe-Al反应而生成了连续致密的Fe2Al5抑制层，抑制了镀锌阶段的Fe-Zn反应而使DP980具有较好的热镀锌性能。同时，这种结构使弥散分布在镀锌层中的η-Zn基体生成Fe3Zn10纳米晶而避免生成有较大脆性Fe-Zn相的镀层结构，使DP980保持较好的力学性能。

关键词：材料表面与界面镀锌双相钢微观结构表征选择性氧化界面层结构镀锌层结构

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中锰TRIP钢氢致开裂性能研究现状与进展

中国腐蚀与防护学报 2022年第6期42卷 885-893页

作者：马成崔彦发张青赵林林王立辉熊自柳河钢集团钢研总院石家庄050000

总结了中锰钢的研究现状,从成分设计、加工工艺等方面论述了中锰钢力学性能的影响因素。针对氢致开裂,阐述了成分、工艺通过影响中锰钢的微观组织从而改变中锰钢氢致开裂敏感性的规律与机理;重点论述了相变致塑效应等对其氢致开裂敏感... 详细信息

总结了中锰钢的研究现状,从成分设计、加工工艺等方面论述了中锰钢力学性能的影响因素。针对氢致开裂,阐述了成分、工艺通过影响中锰钢的微观组织从而改变中锰钢氢致开裂敏感性的规律与机理;重点论述了相变致塑效应等对其氢致开裂敏感性的影响;并分析了研究中亟待解决的热点问题,如第二相析出、微结构缺陷等对氢致开裂的影响。最后指出了中锰钢及其氢致开裂研究中存在的问题,以及对微观组织的精准调控和钢中氢的直观观测等方面深入研究的必要性。

关键词：中锰钢高强钢氢致开裂相变致塑效应

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镀锌热成形钢表面颜色及氧化物形成规律

表面技术 2023年第5期52卷 208-217页

作者：卢岳张彩东齐建军孙力马成刘艳丽熊自柳河钢材料技术研究院石家庄050023

目的研究保温时间对热成形钢镀锌层颜色及氧化物组成的影响。方法通过改变镀锌热成形22MnB5钢热处理保温时间,利用色差、辉光实验、X射线光电子能谱、粗糙度检测、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对镀层表面及截面进行观察,利用电子... 详细信息

目的研究保温时间对热成形钢镀锌层颜色及氧化物组成的影响。方法通过改变镀锌热成形22MnB5钢热处理保温时间,利用色差、辉光实验、X射线光电子能谱、粗糙度检测、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对镀层表面及截面进行观察,利用电子探针进行元素分析,研究保温前后镀层表面氧化物形貌及镀层元素分布规律。结果随着保温时间的增加,色差值ΔE逐渐增大。当温度处在945℃时,镀层连续性受到破坏,逐渐脱落。880℃加热过程后,镀层表面由排列均匀连贯的圆球状氧化物组成,连续覆盖表面,且呈聚集存在趋势,镀层表面氧化物厚度出现明显差异。当热加工时间超过6 min后,氧化物明显增多,表面厚度起伏大,呈现出不均匀分布趋势,裂纹萌生,并逐渐加深扩散。随着加热时间的增加,整体Zn浓度有降低的趋势。结论镀层表面主要由ZnO、FeO、Al_(2)O_(3)组成,ZnO连续铺满表面,并呈现连续分布的趋势,有效避免了在高温下镀层表面Zn的挥发。保持Zn含量在一定范围内,使得镀层具有阴极保护的作用。

关键词：热成形钢 GI镀层色差辉光 TEM 氧化物粗糙度

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高强TRIP钢中合金元素的分布规律

钢铁研究学报 2011年第10期23卷 44-49页

作者：熊自柳刘宏强蔡庆伍江海涛河北钢铁技术研究总院河北石家庄050000 北京科技大学冶金工程研究院北京100083

利用电子探针、X-射线和Therm-Calc软件计算等方法研究了Si、Mn、Nb、V、Al、C等合金元素在高强TRIP钢各组织中的分布规律。研究结果表明:Si、V、Al等元素在铁素体中的固溶量大于在贝氏体中的固溶量,Mn、Nb在贝氏体中的固溶量大于在铁... 详细信息

利用电子探针、X-射线和Therm-Calc软件计算等方法研究了Si、Mn、Nb、V、Al、C等合金元素在高强TRIP钢各组织中的分布规律。研究结果表明:Si、V、Al等元素在铁素体中的固溶量大于在贝氏体中的固溶量,Mn、Nb在贝氏体中的固溶量大于在铁素体中的固溶量;Nb、Al等具有强碳氮亲和力的元素在测定区域内分布不均匀;铁素体中的碳呈平衡态分布;贝氏体铁素体中的碳呈过饱和态分布,碳元素主要分布于奥氏体中,固溶碳大约占TRIP钢中碳含量的70%。

关键词：电子探针线扫描面扫描冶金元素分布规律

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TRIP钢中奥氏体的力学稳定性研究

材料工程 2011年第3期39卷 11-15页

作者：熊自柳蔡庆伍江海涛唐荻北京科技大学冶金工程研究院北京100083

采用分阶段拉伸、XRD、EBSD、SEM、TEM等实验手段,研究了TRIP钢奥氏体的力学稳定性。结果表明:拉伸变形初期奥氏体转变较快,拉伸变形后期奥氏体转变较慢;奥氏体的含碳量不同,在相同的拉伸变形阶段奥氏体转化率的增加速率不同;处于铁素... 详细信息

采用分阶段拉伸、XRD、EBSD、SEM、TEM等实验手段,研究了TRIP钢奥氏体的力学稳定性。结果表明:拉伸变形初期奥氏体转变较快,拉伸变形后期奥氏体转变较慢;奥氏体的含碳量不同,在相同的拉伸变形阶段奥氏体转化率的增加速率不同;处于铁素体、贝氏体晶界或者相界面1μm以上大颗粒奥氏体几乎在变形初期就全部发生相变,而晶粒小于1μm的残余奥氏体在变形后期发生相变,缓解相界面局部应力集中对TRIP效应有较大贡献;铁素体晶粒内部奥氏体力学稳定性较好不易发生相变,少量较大的颗粒拉伸后会形成M-A岛。

关键词： TRIP钢奥氏体力学稳定性应力诱发马氏体转变组织特征

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合金元素对高强度汽车用钢板相变规律的影响

金属热处理 2016年第2期41卷 28-31页

作者：吝章国熊自柳刘宏强张琳河北钢铁技术研究总院河北石家庄052165 唐山钢铁集团有限责任公司技术中心河北唐山063016

利用热膨胀仪研究了DP600双相钢、Q&P钢和22MnB5热冲压成形钢的奥氏体临界转变温度和CCT曲线,分析了合金元素对高强度汽车板相变规律的影响。结果表明,随着加热速率的增加,DP600双相钢、22MnB5钢的Ac_1和Ac_3温度增加。相同加热速率条件... 详细信息

利用热膨胀仪研究了DP600双相钢、Q&P钢和22MnB5热冲压成形钢的奥氏体临界转变温度和CCT曲线,分析了合金元素对高强度汽车板相变规律的影响。结果表明,随着加热速率的增加,DP600双相钢、22MnB5钢的Ac_1和Ac_3温度增加。相同加热速率条件下,高强汽车板改变成分对Ac_1影响小,但DP600钢添加Cr后,Ac_3降低约20℃;Q&P钢降低1.0%Si、增加0.47%Al时,Ac_3增加50℃;22MnB5钢改变Si、Mn含量时,Ac_3变化约为10℃。DP600钢添加Cr元素后,奥氏体化曲线呈直线增加,相同温度时的奥氏体转变量明显增加。22MnB5钢中奥氏体化曲线呈直线增加,添加Cr元素后奥氏体化曲线右移,Si元素减少后,奥氏体转变量<40%阶段,奥氏体转变速率增加。Q&P钢奥氏体转变曲线呈直线增加,温度接近Ac_3时增速减缓,加入Al元素后奥氏体转变速率降低。C元素推迟了铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体转变;Cr元素推迟了珠光体、贝氏体转变,降低了马氏体临界冷却转变速率,提高了高强汽车钢板的淬透性。

关键词：高强度汽车钢板合金元素奥氏体化临界点 CCT曲线