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dp780双相钢不同预应变加载下的成形极限研究

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DP780双相钢不同预应变加载下的成形极限研究

作者：丁小娜湖南大学

学位级别：硕士

世界汽车总量的迅速增加带来能源、环境和安全等问题,汽车轻量化是解决以上问题的关键途径。在汽车轻量化材料技术发展中,双相钢作为实现轻量化的理想材料,具有低屈强比和良好的碰撞吸能效果,但其塑性低,成形工艺过程中容易出现局部颈... 详细信息

世界汽车总量的迅速增加带来能源、环境和安全等问题,汽车轻量化是解决以上问题的关键途径。在汽车轻量化材料技术发展中,双相钢作为实现轻量化的理想材料,具有低屈强比和良好的碰撞吸能效果,但其塑性低,成形工艺过程中容易出现局部颈缩而破裂。近年来,非线性加载情况下双相钢成形极限的预测研究引起人们的关注,研究表明在预应变下材料表现出不同的力学性能和成形性能。目前双相钢在塑性变形理论下的材料应力应变关系和极限判断准则复杂,成形极限在冲压成形过程中受非线性应变路径和预加载影响严重。因此,准确的获取双相钢成形极限规律,对于工件选材等有重要指导意义。主要研究内容如下:首先进行了dp780双相钢标准试样拉伸试验:利用数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)开展dp780双相钢定标距试样和定比例试样的单向拉伸试验研究,得到断后延伸率奥式转换关系。为dp780双相钢本构模型建立和预应变加载试验提供了依据,并得到等效预应变计算公式中厚向异性系数;其次研究了dp780双相钢不同等效预应变下的试验性能参数:根据计算的等效应变进行不同预应变加载类型、不同等效预应变程度和不同轧制方向下预加载试验和二次拉伸试验,确定了预应变加载下dp780双相钢应力应变曲线和性能参数影响规律,单向拉伸和等双向拉伸在各程度预加载后在实验误差范围内二次拉伸的应力应变曲线相同;再次提出了dp780双相钢等效预应变相关成形极限数学模型:基于IFU-FLC局部颈缩准则和成形极限应变计算方法,得到修正的传统成形极限计算模型结果与实验FLC吻合。通过实验数据分析各因素对成形极限的影响,得到8%等效预应变范围内的路径类型依赖性较小,随着预应变程度增加后续加载的成形极限显著降低,与轧制方向45°的成形极限最低。进而拟合建立了等效预应变相关的成形极限模型预测8%等效预应变程度的成形极限;最后结合有限元仿真和冲压工艺应用试验来验证预测模型准确性:基于Dynaform有限元分析软件,通过试验应变测量和准确材料本构参数的有限元仿真的对比,说明有限元仿真的准确性。开展非线性特征T型件有限元分析和冲压工艺试验应用,验证了等效预应变相关成形极限模型的准确性和合理应用价值。

关键词： dp780双相钢成形极限曲线应变路径等效预应变拉伸性能

dp780双相钢非线性成形极限计算模型与试验方法研究

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DP780双相钢非线性成形极限计算模型与试验方法研究

作者：孙式进湖南大学

学位级别：硕士

白车身轻量化是汽车行业中重要的发展趋势。双相钢因其优秀的力学性能,被广泛应用在了白车身结构件制造中,然而双相钢塑性较差并且应力应变关系复杂,导致传统成形极限曲线在非线性应变路径的情况下失效。近年来,非线性成形极限曲线(Nonl... 详细信息

白车身轻量化是汽车行业中重要的发展趋势。双相钢因其优秀的力学性能,被广泛应用在了白车身结构件制造中,然而双相钢塑性较差并且应力应变关系复杂,导致传统成形极限曲线在非线性应变路径的情况下失效。近年来,非线性成形极限曲线(Nonliner forming limit cruve,N-FLC)相关的预测理论和试验方法研究引起学术界的关注。本文以1.6mm厚dp780为研究对象,围绕N-FLC的计算模型和试验装置两方面进行了研究:首先,已获得了dp780在不同预应变加载状态下的多条应力应变曲线。对其研究发现预应变明显提升板材屈服强度,其中单拉预应变提升效果最明显。预应变之后的dp780表现出分段硬化行为,其中起始段的加工硬化能力最好。提出了P-E硬化方程,得到了描述预应变参数与硬化模型参数之间对应关系的标定矩阵M,最终提出了预应变相关的P-E硬化模型,能够准确体现应力应变曲线随预应变状态的变化趋势。其次,使用预应变相关的P-E硬化模型对已有N-FLC计算方法进行了修正,对比发现Hill’48屈服准则最适合dp780,结合提出的多步预应变归一化方法,最终得到了非线性成形极限计算模型。开发的计算程序可以快捷实现N-FLC的计算。开展了T形件冲压试验初步验证了非线性成形极限计算模型的准确性。最后,给出了双向拉延试验的基本方案以验证计算模型。建立了数值仿真模型并进行了上冲头、试样、下冲头轮廓的优化设计。在液压平台上开展了试验,结果显示试验装置可以实现丰富的非线性应变路径。结合试验数据和仿真模型,发现加载预应变之后的后续应变路径对上冲头行程不敏感,但明显受下冲头角度的影响,其中下冲头90°方向加载下的二段应变比接近0,而0°方向加载会因应变主轴的旋转使二段应变比超过1。使用DIC系统获得了dp780在非线性应变路径下的极限应变,证明了所开发的非线性成形极限计算模型的预测准确度相比常规成形极限图提高了10%。

关键词： dp780双相钢非线性应变路径成形极限硬化模型成形性能

扫描路径对dp780双相钢激光点焊成形特征及组织性能的影响

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热加工工艺 2024年第11期53卷 14-20页

作者：黄佳欣韩善果于振涛任香会暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广东广州510635 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 广东省科学院中乌焊接研究所广东省现代焊接技术重点实验室广东广州510650 阳江市中乌巴顿技术研究院广东阳江529533

为了探究激光焊接dp780双相钢的工艺特性,开展了不同扫描路径下激光点焊dp780双相钢的实验,对比不同摆动路径对焊缝成形、组织及剪切性能的影响。结果表明:不同扫描路径下激光点焊的焊缝组织相似:焊缝区组织为板条马氏体、贝氏体以及少... 详细信息

为了探究激光焊接dp780双相钢的工艺特性,开展了不同扫描路径下激光点焊dp780双相钢的实验,对比不同摆动路径对焊缝成形、组织及剪切性能的影响。结果表明:不同扫描路径下激光点焊的焊缝组织相似:焊缝区组织为板条马氏体、贝氏体以及少量铁素体,热影响区组织为尺寸不均匀的块状铁素体、贝氏体以及少量马氏体。施加不同形式的扫描方式,使焊缝内铁素体和贝氏体在一定程度上有所增加,马氏体尺寸减小。扫描激光焊接头焊缝区的平均硬度有所降低,但软化区内最小硬度明显升高;扫描激光焊在一定程度上增大焊缝熔宽,降低焊缝熔深,可抑止气孔的形成;扫描激光焊接头的断口形貌主要由光滑界面和韧窝组成。

关键词：激光扫描焊接 dp780双相钢焊缝成形剪切性能

两相区热处理对dp780双相钢组织与力学性能的影响

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热加工工艺 2024年第6期53卷 31-34页

作者：冯鑫魏立群付斌徐星星上海应用技术大学材料科学与工程学院上海201418

采用OM、拉伸试验机研究了不同温度、时间的两相区热处理对dp780双相钢组织及力学性能的影响。结果表明:冷轧态dp780双相钢经过870℃×60 min奥氏体化,再进行780℃不同时间的两相区保温热处理后,试验钢组织为马氏体和铁素体双相组织,随... 详细信息

采用OM、拉伸试验机研究了不同温度、时间的两相区热处理对dp780双相钢组织及力学性能的影响。结果表明:冷轧态dp780双相钢经过870℃×60 min奥氏体化,再进行780℃不同时间的两相区保温热处理后,试验钢组织为马氏体和铁素体双相组织,随着保温时间的增加,试验钢中马氏体含量逐渐减少。经过780℃×5 min两相区热处理的试验钢,其伸长率达到最大值18%,抗拉强度接近1100 MPa,试验钢的强塑性能匹配最佳。

关键词： dp780双相钢两相区热处理铁素体马氏体力学性能

不等厚异质dp980/dp780双相钢冷金属过渡焊接工艺及接头组织性能研究

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不等厚异质DP980/DP780双相钢冷金属过渡焊接工艺及接头组织性能...

作者：张露馨沈阳大学

学位级别：硕士

随着汽车的普及,汽车节能减重、提高碰撞部位的安全性是汽车现在以及未来的发展趋势,多材料的结构设计以及高强钢的使用是目前解决这类问题的主要手段之一。不等厚异质双相钢因组织成分、物理化学性能、力学性能以及厚度的差异都会对焊... 详细信息

随着汽车的普及,汽车节能减重、提高碰撞部位的安全性是汽车现在以及未来的发展趋势,多材料的结构设计以及高强钢的使用是目前解决这类问题的主要手段之一。不等厚异质双相钢因组织成分、物理化学性能、力学性能以及厚度的差异都会对焊接工艺的选择和操作带来难度。目前汽车企业主要利用熔化极活性气体保护焊（Metal Active-gas Arc Welding,MAG）技术来完善点焊焊点之间的缝隙,但传统MAG焊接过程中的热输入量无法得到控制,产生大量飞溅,出现焊缝成型不均匀甚至焊透现象的发生。冷金属过渡焊接技术（Cold Metal Transfer,CMT）是一种全新的熔化极气体保护焊接,对比传统的MAG焊,CMT的热输入量更低,飞溅现象得到有效的控制,更适合薄板和异质材料的焊接。本文使用直径φ=1.2mm的ER110G-S焊丝作为填充物,对1.2mm dp980/1.4mm dp780不等厚异质双相钢经过CMT技术进行焊接,弧长修正系数为0、送丝速度选择1.5m/min.0m/min、焊接速度选择400mm/min00mm/min,其焊缝接头的组织及力学性能等通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度仪、拉伸试验机、电化学试验进行研究分析,在搭接顺序不同的情况下,通过调整焊接参数（送丝速度、焊接速度）揭示焊接接头宏观成型、显微组织和力学性能的变化规律。实验结论表明,两种搭接方式下,在适合的焊接工艺参数范围内,焊缝成型均匀美观并且没有明显的缺陷。两种搭接顺序下,在焊接速度不变的条件下,随着送丝速度的增加,电流与电压随之增大,导致焊缝的氧化区范围、深宽比和晶粒尺寸也随之增大;在送丝速度不变的情况下,随着焊接速度的增加,电流与电压不发生改变,焊缝的氧化区、深宽比和晶粒尺寸随之减小。母材dp980与dp780显微组织主要由马氏体与铁素体组成,dp980中马氏体含量高于dp780;焊缝区域是由少量的贝氏体和板条状马氏体组成;粗晶区区域是由贝氏体、马氏体和少量的铁素体组成;细晶区区域是由一定比例的贝氏体、马氏体组成;不完全相变区域的马氏体含量是焊接接头所有区域中最低的,铁素体的含量则是焊接接头区域中最高的。因焊接接头区域的组织成分分布不均匀,导致整个焊接接头的硬度值也不相同,当dp980在上时,焊接接头硬度的最高值出现在dp980侧的细晶区,约为390HV;硬度最低值出现在dp780侧的不完全相变区域,约为200HV。母材dp980和dp780的拉伸最大载荷分别为13.47kN和12.58kN,两种搭接顺序下的拉伸试验焊接接头都断裂于dp780侧的不完全相变区域,属于微孔聚集型断裂,拉伸最大载荷约为9kN2kN,达到母材dp780的85%以上,符合使用要求。综上所述,1.2mm dp980/1.4mm dp780不等厚异质双相钢采用CMT焊机在两种搭接顺序下,可得到焊缝成型美观、力学性能良好的焊接接头,且搭接顺序为dp980在上时焊接工艺参数的应用范围比dp780在上时更广,并得出本实验条件下的最佳工艺参数:选择搭接顺序为dp980在上,弧长修正系数为0,送丝速度为3.0m/min和焊接速度为500mm/min。

关键词： dp980双相钢 dp780双相钢冷金属过渡焊不等厚异质微观组织力学性能

模拟过火后汽车结构钢dp780的组织演变及力学性能变化

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材料热处理学报 2024年第1期45卷 138-147页

作者：王为民亓海全笪仲钟李文通万宇郭春成刘安奇韩向楠桂林理工大学材料科学与工程学院广西桂林541004 桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点试验室广西桂林541004

采用热处理模拟手段,设定加热温度、保温时间和冷却方式,研究汽车结构钢dp780钢经火灾受热后的组织演变和力学性能变化。结果表明:在200~700℃加热条件下,dp780钢的显微组织均为铁素体和马氏体,但温度升高后,铁素体晶粒长大,马氏体发生... 详细信息

采用热处理模拟手段,设定加热温度、保温时间和冷却方式,研究汽车结构钢dp780钢经火灾受热后的组织演变和力学性能变化。结果表明:在200~700℃加热条件下,dp780钢的显微组织均为铁素体和马氏体,但温度升高后,铁素体晶粒长大,马氏体发生再结晶;无论空冷还是水冷,随加热温度的升高,dp780钢的屈服强度和抗拉强度先略有提高后快速下降,伸长率略低于原始母材。在800~1000℃加热条件下,空冷和水冷对dp780钢的组织和性能产生明显影响。800℃加热时,空冷和水冷组织均由原始铁素体、再生铁素体和马氏体构成,但后者马氏体体积分数显著增加,强度远高于前者;900~1000℃加热时,奥氏体晶粒长大,形成粗大的贝氏体和马氏体组织,强度高但塑性低。dp780钢的高温(200~700℃)力学性能与室温力学性能相比,当拉伸温度低于400℃时,强度提高,伸长率降低,高于400℃时强度急剧下降,伸长率升高。结果证实,只要dp780钢在200~1000℃受热,其综合力学性能均会发生下降,这将对采用dp780钢制结构件的事故车辆的继续服役产生一定的安全隐患。

关键词： dp780双相钢力学性能显微组织车辆火灾