autoform變強度及變厚度零件熱成形分析

2017-06-09 by:CAE仿真在線來源:互聯網

摘要:本文以乘用車中立柱(B-Pillar)為案例,闡述了變厚度和變強度零件的概念。利用AutoformR6建立有限元模型進行CAE熱成形分析。從分析結果可以看出該類型零件可以在滿足車身強度的前提下,減輕了一定的車身重量。

關鍵詞:變厚度變強度 CAE 熱成型

前言

鑒于汽車的輕量化,安全化和抗沖擊性能,對于高強度汽車機構鋼板的需求日益明顯。自從2000年起,更多的熱沖壓零部件被用于汽車上,并且年生產量在2007年已達到1億多件。熱沖壓件在汽車工業的應用比如說汽車底盤,像A柱,B柱,保險杠,車頂縱梁等零件。常見的熱沖壓類型主要是等厚度、等強度的直接熱沖壓成型,成型后零件的厚度是均與的,零件的強度也是均與的,內部是均勻的馬氏體分析。變厚度(TRB零件)根據強度要求,零件的厚度是連續變化的,變強度零件根據碰撞的需求,零件局部是強度高、局部強度低的,也就是由軟硬分區的。

一:產品要求

如圖1所示,零件的材質為22MnB5,要求采用熱成型工藝

零件的厚度分布從左到右T1=1.2,T3=1.4,T5=2.0,T7=1.4,T9=1.2,T2\T4\T6\T8為零件的厚度過度區域。

零件的強度分布要求,A1區域為硬度要求低區域,熱成型后要求硬度在小于280HV,抗拉強度小于850MPa;A2區域為硬度要求高區域,熱成型后要求硬度大于450HV,抗拉強度大于1400MPa。過度區域為60mm。

Fig.1 零件厚度及強度分布圖

二:變厚度及變強度零件分析

1、變厚度

與傳統板材相比,TRB板料可以根據車身強度要求,將零件的厚度設計成連續變截面,強度要求高的區域厚度大,強度要求低的厚底小。例如中立柱,中間區域是要考慮側面碰撞要求的,所以零件中間厚度大,往大頭和小頭方向厚度逐漸變小。

TRB生產工藝是通過控制軋機軋輥之間的間隙,來實現板料厚度的連續變化。

2、變強度

變強度的是指同一個零件中,兩個或多個區域的的產品機械性能不同,硬度和強度不同。以中立柱為例,在考慮碰撞強度的前提下,需要可以在碰撞的時候局部有吸收碰撞能量,所以上半部零件的硬度高,下部主要是座椅以下,硬度要求低。

硬度要求高的區域熱成型之后金相分布是均勻的馬氏體,硬度低的區域熱成型之后金相組織是貝氏體和殘余奧氏體分布。根據CCT曲線知道要得到均與的馬氏體,冷卻速率需要大于30°C/S,得到貝氏體和殘余奧氏體,冷卻速率10°C/S。因此硬度高的區域需要通冷卻水進行冷卻,硬度低的區域需要控制零件與工具之間的溫差及間隙。