先进高强度钢板弯曲类回弹特性的试验研究

1、第17卷第5期2009年10月材料科学与工艺MATERIALSSCIENCETECHNOLOGYOct.，2009先进高强度钢板弯曲类回弹特性的试验研究石磊，肖华，陈2军，仝11广，谢坚强（1.宝钢研究院汽车用钢研究所，E-mail：shilei；上海201900，2.上海交通大学国家模具CAD工程研究中心，上海200030）摘要：随着先进高强钢板在汽车及航天航空领域的广泛应用，回弹导致的成形精度问题日益突出.为了获取先进高强钢的弯曲回弹特性，通过采用U形件回弹模型，针对600MPa级别的3种典型高强钢（DP钢、TRIP钢、HSLA钢）进行了回弹试验研究.实验结果表明：在相同变形条件下，TRI

2、P钢弯曲回弹最大，DP钢次HSLA的弯曲回弹最小；不同工艺条件、之，不同材料性能参数对弯曲回弹呈单调的影响规律，而润滑条件对弯曲回弹的影响趋势并未出现一致性规律.关键词：回弹；高强钢；弯曲中图分类号：TG386.4文献标识码：A文章编号：10050299（2009）05067104ExperimentalresearchofthebendingspringbackpropertyonadvancedhighstrengthsteelSHILei1，XIAOHua1，CHENJun2，TONGGuang1，XIEJian-qiang1（1.BaoshanIronandSteelCO，.LTD.R

3、DCenter，Shanghai201900，China，E-mail：shilei；2.NationalDieMoldCADEngineeringResearchCenter，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China）1，2.量正在逐年增加，其强度级别也在不断提高与传统的高强度低合金钢（HSLA）相比，双度钢板在具有高强度特性的同时也具有较好的塑性，因此，在汽车结构件上得到了更多的应用3，4.充分利用先进高强度钢板屈服特性、加工硬化特性，发挥其成形性潜能，更好地实现减重和汽车车身性能的优化，已成为汽车设计者追求的5，6.但是，目标随着车身

4、外观质量要求的不断提高，板料厚度的不断减小、外形不断趋于复杂多样相钢（DP）、相变诱发塑性钢（TRIP）等先进高强收稿日期：20081012.作者简介：石磊（1975），男，博士，高级工程师；陈军（1969），男，教授，博士生导师.化，以及高强度钢板在汽车上日益广泛的应用，使7，8.得由回弹带来的成形精度问题越来越突出而汽车用的实际零件往往形状复杂，尺寸较大，变形不易控制，针对实物进行回弹研究不易总结规律.为此，本文采用U形试验模型，针对先进高强·672·材料科学与工艺第17卷度钢板在成形后的弯曲类回弹，重点开展了材料参数及工艺参数对回弹的影响因素分析.一组针对同一钢种下，

5、不同强度级别的钢板进行回弹实验，以考察钢板强度对回弹的影响规律，强590、780MPa，度级别将分别选择为440、其材料性能参数见表1.11.1试验试验材料DP钢和TRIP钢都属于相变强化钢.图1（a）(a)是DP钢的微观组织图，其中马氏体具有高的强度，而高度分散的铁素体具有良好的塑性，因此，DP钢可以实现强度与塑性的良好匹配.图1（b）中TRIP钢的主要组织是铁素体、贝氏体和残余TRIP钢中的残余奥氏体奥氏体.在变形过程中，在应变诱导下可以转变为马氏体，同时相变引起的体积膨胀伴随着局部加工硬化指数增加，使得变形很难集中在局部区域，提高了材料的塑性.试验材料分为两组：一组针对同一强度级别下，不

6、同钢种进行回弹实验，以考察不同的强化机理对回弹的影响规律，实验对象选择抗拉强度同TRIP钢及HSLA钢；另为600MPa级别的DP钢、图1表1牌号DP440MPa1.4mmDP600MPa1.4mmDP780MPa1.4mmHSLA600MPa1.4mmTRIP600MPa1.4mmE/GPa206206206206206(b)DP钢（a）和TRIP钢（b）微观组织试验材料的性能参数1.2回弹试验模型U形件是一种典型的冲压件，轿车中用到的夹角；法兰回弹角度2对应图4中CD发兰与x轴所成的夹角；法兰端面回弹前后距离差h对应图5中显示的距离差.各种梁类零件都属于此列，它对于弯曲回弹具有很强的代表性

7、.因此，本文采用U形件做为弯曲回弹的试验模型，在其基础上开发专用模具，以研究用以指导宝钢高强汽车用梁类零件的回弹特性，度钢板在汽车用梁类零件上的选材.零件的几何形状及试验模具如图2、图3所示，弯曲件的下料尺寸为360mm×40mm.图3弯曲试验模具的几何尺寸2.1材料参数对弯曲类回弹的影响结果与分析图2零件几何形状图4是板料回弹后的测量示意图.其中，直壁回弹角度1对应图4中AB两点连线与y轴所成的材料类型变化对回弹的影响由试验结果知，在其他条件保持不变的情况材料类型不同，法兰和直壁的回弹量都不同.下，法兰和直壁回弹量都是以TRIP钢的回弹量最第5期石磊，等：先进高强度钢板弯曲类回弹特

8、性的试验研究·673·型变化的趋势见图6.o图4板料弯曲回弹角度示意图图5大，而HSLA钢的回弹量最小.各回弹量随材料类兹1/(°)2材料类型(a)材料类型对兹1的影响驻h/mm材料类型(b)材料类型对兹2的影响材料类型(c)材料类型对h的影响图6材料类型对回弹量的影响2.2材料强度变化对回弹的影响3DP，知，随着强度级别的增加，回弹量增加.各回弹量随材料强度变化趋势见图7.驻h/mm兹1/(°)2DP钢材料强度/kg(a)材料强度对兹1的影响DP钢材料强度/kg(b)材料强度对兹2的影响DP钢材料强度/kg(c)材料强度对h的影响图7材料强度对回弹量的

9、影响2.3材料厚度对回弹的影响由图8可见，法兰和直壁回弹角度，以及法兰端面回弹前后距离差均随着板料厚度的增加而减小.兹2/(°)板料厚度/mm(b)板料厚度对兹2的影响驻h/mm兹1/(°)%板料厚度/mm(a)板料厚度对兹1的影响板料厚度/mm(c)板料厚度对h的影响图8板料厚度对回弹量的影响·674·材料科学与工艺第17卷33.1工艺参数对弯曲类回弹的影响弯曲深度对回弹量的影响由试验结果可知，随着弯曲深度的增加，直壁直壁回弹角度2(°)回弹角度、法兰回弹角度以及法兰前后距离差都相应增加.故随着弯曲深度的增加，回弹量增加.影响趋势如图9所示.

10、法兰面回弹前后距离差/mm法兰回弹角度兹1(°)拉深深度/mm(b)弯曲深度对兹2的影响拉深深度/mm拉深深度/mm(a)弯曲深度对兹1的影响(c)弯曲深度对h的影响图9弯曲深度对回弹量的影响3.2压边力变化对回弹的影响由试验结果可知，随着压边力的增加，法兰回压边力/kN(a)压边力对兹1的影响离差都减小，在压边力较小时，变化趋势比较平缓，随着压边力增大，减小趋势明显.图10分别给.弹角度，兹1/(°)压边力/kN(b)压边力对兹2的影响驻h/mm压边力/kN(c)压边力对h的影响图10压边力对回弹量的影响3.3润滑情况变化对回弹的影响图11分别给出了试验中几种不同润滑情况

11、同润滑情况下，回弹是不一样的.其中干摩擦情况下，回弹最大.直壁回弹量最小出现在保鲜膜润滑情况下，法兰回弹量最小出现在320冲压油情况下.下（干摩擦1、保鲜膜2、塑料袋3、油摩擦4及320冲压油5）的回弹量大小，可以看到，不驻h/mm兹1/(°)润滑情况润滑情况润滑情况(a)摩擦系数对兹1的影响(b)摩擦系数对兹2的影响(c)摩擦系数对h的影响图11摩擦系数对回弹量的影响4结论加，随着材料厚度的增加而减小.3）弯曲回弹随着弯曲深度的增加而增加，随着压边力的增加而减小.其中板料弯曲回弹对压边力的影响较为敏感.（下转第679页）1）TRIP钢弯曲回弹最大，DP钢次之，HSLA的弯曲回弹最小

12、.2）弯曲回弹随着材料强度级别的增加而增第5期李丽，等：环糊精改性的多壁碳纳米管对NO的吸附性能研究·679·SurfaceadsorptionandmicroporefillingofthehydrogeninactivatedMWCNTsJ.InternationalJournalofHy-drogenEnergy，2008，33（22）：67106718.2ZHAOX，KOOSAA，CHUBTT，etal.Spraydeposi-tedfluoropolymer/multi-walledcarbonnanotubecompos-itefilmswithhighdiel

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