鏈條聯接件的冷沖壓模具設計-級進模含NX三維及8張CAD圖,鏈條,聯接,沖壓,模具設計,級進模含,nx,三維,cad 熱沖壓鋼的熱機械性能的調查 M. Merklein 1, J. Lechler ? 埃爾蘭根 - 紐倫堡大學， Egerlandstrasse11，91058埃爾蘭根， 德國制造技術系 摘要 熱成沖壓是一種創(chuàng)新的熱加工成形過程，它也許可以在一個步驟中實現熱處理和成形的有效結合。這給目前在汽車行業(yè)中應用的幾何形狀復雜，高強度和最小的回彈組件的制造提供了一個機會。作為熱沖壓的標準物質，quenchenable高強度鋼22MnB5被廣泛地使用。為了建立工藝的數字模型，掌握材料熱機械性能的知識是必須的。為了確定22MnB5鋼的熱機械材料特性，本文通過導電處理研究了22MnB5鋼在奧氏體狀態(tài)下的流動特性以及采用根據時間 - 溫度特性原理研究熱沖壓過程的Gleeble1500系統進行熱拉伸試驗。 @2006愛思唯爾B.V.保留所有權利。 關鍵詞：熱沖壓；高強度鋼;22mnB5;熱機械性能，流動行為 1、介紹 今后幾年汽車行業(yè)最重要的挑戰(zhàn)之一是在實現油耗在降低的同時滿足安全性能的增加。這可以初步實現了由白色組件通過使用更薄的材料滿足更高的強度及重量的減少。因此越來越高和超高強度鋼越來越多地使用在汽車行業(yè)，由于其成形性??能改善[1]。例如與應用quenchenable超高強度鋼22MnB5，復雜的碰撞加固等有關組件部分，前保險杠等與最終強度約1500MPa [2]可以同時降低材料的厚度，制造。但是，使用高強度鋼通常也導致一些缺點像工具的影響，降低成形性和回彈趨勢。為了提高材料成形性，如熱沖壓過程中的quenchenables鋼已開發(fā)的技術。熱沖壓是一個非等溫金屬板材，在那里形成和淬火形成的過程，需要在一個組合的過程中一步到位。圖1為熱沖壓過程圖。作為交付22MnB5具有的抗拉強度約600MPa級鐵素體 - 珠光體組織的基礎材料。通過熱成型過程后，終于組件展品，強度約1500MPa馬氏體顯微組織。所需的最終高強度馬氏體組??織的一個先決條件，是空白必須第一奧氏體約5-10分鐘一爐約900-950?C。后達到均勻的奧氏體微觀空白自動轉移到水冷卻三年內死亡秒，形成和淬火同時發(fā)生。采取的減少流動應力由于溫度升高，從而優(yōu)勢。通過發(fā)生接觸的熱與冷?？瞻祝蓪崿F高冷卻速率和非擴散馬氏體相變的發(fā)生。 有了可靠的流程建模，除了摩擦條件和機械特性如楊氏模量，泊松比等熱機械材料特性的知識，在熱成型時的溫度特性的依賴方面，過程中，是必需的。在下面的章節(jié)22MnB5的熱機械的流動性的調查結果，根據熱沖壓工藝要求 和參數的影響，將提交。由于熱拉伸試驗已進行了修改，伺服液壓機械采用Gleeble 1500測試系統。 圖1 直接熱沖壓工藝的示意圖 2材料和實驗程序 2.1材料的特性 在汽車行業(yè)的直接和間接的熱沖壓的quenchenable超高強度鋼22MnB5常用。本文的范圍內與材料厚度的1.75毫米由阿塞洛產生的冷軋帶鋼。硼/錳微合金鋼，所以稱為USIBOR1500P，展品與鐵素體 - 珠光體組織的171 HV10的硬度，屈服強度400MPa級和拉伸強度約為600MPa級[3]。軋制方向和應變率的依賴基體材料中的流動性方面，它應該被稱為到Merklein等。 [4]。 [4]顯示，USIBOR1500P表現方面軋制方向和變形速度交付顯著沒有對flowbehavior的靈敏度。為了防止氧化和脫碳的空白，在熱處理爐轉移到模具USIBOR1500P是預涂鋁層。涂層厚度一般是23和32之間有根據供應商提供的。為了實現所需的同質 淬火前的奧氏體微觀結構，根據[5]，一爐 停留時間至少3.5分鐘為1.75毫米厚空白是必不可少的。以下連續(xù)時間溫度轉變（TTT）圖 2，冷卻速率，至少27Ks-1是為避免貝氏體相變，并實現了全熱沖壓件的馬氏體組織所必需的。 圖2 根據Arcelor [3]的USIBOR 1500P TTT 圖表. 2.2實驗設置和程序 根據熱沖壓過程中的微觀結構轉變過程中，實際形成過程的溫度窗口限于 22MnB5奧氏體相。由于馬氏體開始溫度（MS）的約400?C和轉移依賴空氣冷卻，形成的空白，通常在850和400之間發(fā)生?C。為熱成型過程的數值模擬，確定材料的熱機械特性影響參數如溫度，加熱和冷卻速度，真應變和應變率的依賴的先決條件，是必不可少的。與傳統的機械測試系統面臨的挑戰(zhàn)是難以滿足。因此，采用Gleeble1500測試系統已被修改，是能夠重現導電熱拉伸試驗USIBOR1500P的流動性為特征的熱沖壓過程中的有關工藝參數的依賴，。調整后的伺服液壓采用Gleeble1500系統原理圖顯示。 3。更精確的武力或脅迫的數據，分別由于在高溫下，外部的，更敏感的50千牛稱重傳感器的應力值降低，根據自建夾緊裝置，用于接收，實現在本機的試驗室。為了實現更高的冷卻速率比27Ks-1，兩個壓縮空氣噴嘴已集成。作為這些修改熱拉伸試驗的結果與 時間 - 溫度特性，適合熱沖壓過程中，冷卻速度高達8090Ks-1就可以實現。測量試樣的伸長率，實現了使用光學變形系統，阿拉米斯（墨西哥灣，德國）。 在這項工作單軸，導電熱拉伸試驗已執(zhí)行 USIBOR1500P的流動性，以確定在滾動的依賴 風向，溫度（500，650，700和800?C）和應變率（0.01，0.1和1個S-1），根據DIN EN10002第5部分指引。因此，標本已被判處以下的熱機械測試程序方面的鋼鐵供應商的建議已測試樣品加熱到奧氏體化溫度950?CNOT速度比約6Ks-1。離開試樣在950?C的180秒，以保證一個完整的，均勻的奧氏體[5]，快速冷卻，并在800和500之間的溫度穩(wěn)定?C的五秒鐘后發(fā)生的。事后等溫條件下進行拉伸試驗。使用鎳/鉻鎳熱電偶樣品到現場焊接長度的一半（比較圖3），溫度測量的實現。變形的標本進行檢測，使用光學測量系統阿拉米斯。試樣的幾何形狀遵循EN482-2[6]，在變形過程中的照片已采取頻率為10赫茲的建議。對于每個調查參數已經進行了至少5個測試運行。流量計算的曲線基本的應力應變數據，已收到來自50 kN載荷細胞和阿拉米斯系統的，分別為。最后計算的真實應力應變值之后[7,8]。 圖3 修改的測試室的伺服液壓1500Gleeble機械系統示意草圖 3 實驗結果 3.1軋制方向在奧氏體狀態(tài)的流動性的影響 ????軋制方向22MnB5流動行為的影響被調查的在不同溫度下的奧氏體狀態(tài)，繼前一節(jié)中提到的測試路徑。對于上下測試極限溫度，500和800?，軋制方向上的流動性USIBOR 1500P的影響，代表性的圖所示。 4。測試溫度為模范流量曲線說明三個軋制方向0°，45°和90°，后冷卻速度與約80Ks-1和模范應變率0.1 S-1的快速冷卻。此外，試驗溫度為650?C流量曲線在軋制方向的依賴。根據所有曲線顯示，該材料表現出的軋制方向上在奧氏體相沒有依賴。各種應變和冷卻速率進一步的實驗證實了這一結果。在此基礎上，進一步拉伸試驗已進行了帳戶沒有采取滾動方向。因此，同一個方向平行于軋制方向的唯一標本已被使用。 3.2在奧氏體狀態(tài)的流動性溫度的影響 ????溫度對試驗材料的流動性能的影響USIBOR 1500P已研究不同溫度和應變率在奧氏體狀態(tài)后快速冷卻。圖5顯示溫度敏感的材料。對于500和800之間的不同溫度?C后迅速冷卻，代表真實的應力 - 應變曲線顯示模范應變率1個S-1。流量曲線特性表明，溫度有重大影響力上鋼quenchenable的成形行為。溫度增加導致的流動應力顯著減少和降低加工硬化指數，在一個真實的應力 - 應變曲線的斜率明顯減少。低應變速率一樣，例如，0.1 S-1的材料顯示，在溫度相同的依賴，但額外的，同時發(fā)生的動態(tài)毀滅和恢復過程，在溫度高于650?C在變形（比較圖6）。這將導致鈑金增加的趨勢，表現出幾乎是平面的流量曲線隨著溫度的升高后的初始應變硬化的特點。由于時間和溫度的依賴，這種效果更加明顯較高的溫度和變形速度較低。據在圖中顯示的結果。 5和6，應變率似乎影響以及22MnB5的流動性，除了溫度升高溫度，因而被認為是表征材料的成形行為。 圖5、6 1500 P、應變速率為1 s?1條件下溫度對流曲線USIBOR屬性的影響。 3.3 應變率中的流動性的影響奧氏體狀態(tài) 一直依賴應變率材料的流動行為在三個不同的應變率0.01，0.1和1個S-1在奧氏體階段快速冷卻后，調查。模范的圖，這個影響??參數的敏感性。 7應變硬化函數顯示在各種變形速度的依賴于溫度650?C。對于每個應變率有代表性的流量曲線顯示。根據曲線的特征，這是明顯的應變率有USIBOR1500P形成行為產生重大影響。應變率增加導致的應力水平，并強迫材料加工硬化的后果曲線的斜率明顯增加。進一步可以看出，測試速度下降，從而增加變形時，流量曲線表現出一種傾向，初始應變硬化后達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。出現這種情況的應變硬化功能幾乎漸近趨勢與方法 逐步延伸。這種效應可以發(fā)生擴散平衡的應變硬化[9,10]的依賴微觀復蘇的進程。對于更高的溫度高達800?C時，變形速度相媲美的材料靈敏度可檢測[4]。 圖7 USIBOR 1500 P,650?C條件下應變速率對流動特性的影響。 4 結論 熱機械覆膜22MnB5的流動性，本文進行了調查，在熱沖壓過程的時間 - 溫度特性的依賴。從這些測試中接收的數據是必要的有關材料的成形行為在熱沖壓過程的數值模擬。在第三章顯示的結果，對于材料的流動行為的數學描述在高溫奧氏體狀態(tài)，軋制方向具有不被考慮。在對面的溫度和應變率以及22MnB5超高強度鋼的成形行為的影響。溫度增加導致的流動應力值顯著下降和初始應變硬化的斜坡。對于敏感性 關于應變率材料的成形性能，變形速度增加導致的應力水平顯著增加和加工硬化。 5 總結和展望 在此工作的quenchenable超高強度鋼USIBOR由阿塞洛制造的1500P的熱機械的流動性進行了研究。因此，伺服液壓采用Gleeble1500系統進行了修改，是能夠表征22MnB5形成的行為，在奧氏體狀態(tài)的熱沖壓過程中的時間 - 溫度特性。因此導電熱拉伸試驗已進行出，像rollingdirection，溫度和應變速率從950?C至溫測試溫度后迅速冷卻下來的影響參數的依賴。結果表明，該材料對溫度和應變速率具有高靈敏度。可確定軋制方向無顯著影響。對于一個數值模型來描述材料的流動行為的產生，溫度和應變率必須考慮到。在今后的工作中，將影響加熱和冷卻速度的流動特性一個數值的工藝設計可靠的材料模型方面的研究。此外，實驗解決方案，將開發(fā)用于測定根據顯著的特點斷裂準則熱沖壓過程。 鳴謝 作者感謝德國研究基金會東風集團項目的財政支持，這是東風集團成立科研單位“quenchenable鋼板材熱成形原則”的一部分。此外，作者感謝他們就免費供應充足USIBOR1500P阿塞洛的支持。 References [1] G. Schie?l, T. Possehn, T. Heller, S. Sikora, Manufacturing a roof frame from ultra high strength steel materials by hot stamping, in: IDDRG International Deep Drawing Research Group 2004 Conference, Sindelfingen, Germany, 2004. [2] P. Hein, A global approach of the finite elemente simulation of hot stamping, in: agungsband SheMet’05, Erlangen, Germany, pp. 763–769. [3] N.N.: USIBOR 1500 precoated, Arcelor, 2003. [4] M. Merklein, J. Lechler, M. Geiger, Characterization of the flow properties of the quenchenable ultra high strength steel 22MnB5, Ann. CIRP 55 (1) (2006). [5] M. Merklein, C. Hoff, J. Lechler, Einflussgr¨o?en im Pressh¨artprozess, in: Tagungsband 4. Chemnitzer Karosseriekolloquium, Chemnitz, Germany, 2005, pp. 137–153. [6] Europ¨aische Norm EN485-2. [7] S. Novotny, Innenhochdruck-Umformen bei erh¨ohter Temperatur, PhD dissertation, University of Erlangen-Nuremberg, 2003. [8] H. Hoffmann, Chr. Vogl, Determination of true stress–strain-curves and anisotropy in tensile test with optical deformation measurement, Ann. Cirp 52 (1) (2003) 217–220. [9] G. Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer, Berlin, 1998. [10] M. Eriksson, M. Oldenburg, M.C. Somani, L.P. Karjalanien, Testing and evaluation of material data for analysis forming and hardening of boronsteel components, Simul. Mater. Sci. Eng. 10 (2002) 277–294.