国产轿车用冷轧钢板的科学使用

第 22卷 第 1期 2000年 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal ofUniversity of Science and Technolo~ Beijing V01．22 No．1 Feb．2000 一 !；． 国产轿车用冷SLN板的科学使用 塑垄堡 薹 U}6 ．f』 裒科 学材料科学钮衅 北 ⋯ U午67l』／ 摘 要 详细介绍了 2种实现 国产轿车冲压件用冷 轧铜板对路供应的方法 ，并对这 2种 方法 的优缺 点进 行了分析 ，提出了改进 的思路 詈璧 堡 塑堡! ；科学使用 V 分类号 TG 38641 ^ 现行深冲压用冷轧薄钢板和钢带国家标准 GB 5213—_85将钢板按拉延级别分为 ZF，HF，F 3级，这种分级方法不够科学，也造成用户无法 选择最合适的材料 ．因此，对轿车冲压件用冷轧 钢板的科学使用的研究被列为国家 ’九五 ’科 技 攻关课题 ， 实现钢板 的对路供应和轿车用钢 国产化的 目标 ．本文是课题组在对CA7220轿车 和富康轿 车冲压 件进行实 冲应变研究 的基 础 上，提 出了2种科学使用材料的方法，并对它们 的优缺点进行 了分析 ，提 了改进 的办法 ． 1典型零件试冲和应变分析预测选 材 武钢钢研所和东风 汽车公司工艺研究所 联 合对富康轿车 的典型零件进行 了应变分析 ，提 出科学选材的思路是： (1)选用几种典型钢板(如国产 Stl4，Stl6和 相应的 国外牌号 XEX钢板)冲压 同一零件，并 进行应变分析 ，得到成形极限图⋯． (2)对零件的成形极限 图进行分析 ，找出其 危险点和最小安全裕度 ；实 际应用 时要求变 形 安全裕度 ／>5％，因此，安全裕度稍大于 5％，则 认为选材合适 ，若安全裕度过大或小于 5％，则 认为选材不合适 ． (3)对于安全裕度不够或过高的材料，其优 化选材的方法是，对FLD的成形极限进行移动 ， 由于成形极限主要与”值和板厚有关，而板厚是 一 定的 ，变动”值就可 以得 到不同 值 的成形极 l999-06·29收稿 韧元璋 男 ．53岁 ．副教授 ·国家 寸L五 ’嘎关资助谭题 ．95．527．们．04．0 限，选取不 同的 值系列‰地⋯，得到相应的成形 极 限．将测量到的零 件的应变值放在不 同的成 形 极限中，得到不同的变形安全裕度 ；对 不同n 值的安全裕度进行比较，选择安全裕度最低的 值(必须安全裕度 ／>5％)，此 值 对应 的材 料将 是最经济的材料．因为，此材料既能满足冲压成 形 的性能要求 ，又是冲压成形材 料中性能要求 最低 、最经 济的． 例如用Stl3，Stl4，BW3，XES板冲压富康轿 车后盖板右上流水槽，冲压成形前 ，在原始钢扳 上 印上边长为 2．5 rRm 的方 网格 ：冲压成形后， 用 ASAME 系统对变形 的网格进行测量分析， 得到后盖板右上流水槽 的应变测试结果，用成 形极限图表示．图 1为后盖板右上流水槽外形 及测试区域示意图 ，图 2、图 3为Stl4，XES的合 成成形极 限图． 在 4种材料冲压后盖板右上流水槽的FLD 合成图中，应变值均在成形极限以下，变形安全 裕度最小为 8．8％，说明用这几种材料冲压后盖 扳右上流水槽都还有一定的安全裕度，可用冲 压级别低 的钢板来替代 ．由于几种材料冲压后 盖板右上流水槽的应变值非常接近 ，可用上面 图 1后盖板右上流水槽外形及测试区域 示意图 Fig．1 O utlineof’COVeI"plateandupper rightflum e and testing region ． 应 工 彭 戍 维普资讯 http://www.cqvip.com Vo1．22 No．1 初 兀璋等 ：国产轿车用冷轧钢扳的科学使用 -63- 的方法进行科学选材 ，经迭代试验，发现 值为 0 22时，条件最符合．图4和图5为将 Sti4和 XES的冲压应变值和"为 0 22的成形极限放在 一 起 的预测成形极 限图，从 图中看出 ，安争裕 cj‰ 图2合成成形极限图(对应Stl4板，图中黑点为实验点) Fig．2 Composite FLD of Stl4 sheet 蹦 ％ 图 4 预测成 形极限 图(对应 Stl4扳，罢点 同图2) Fig．4 ForecastingFLD ofStl4 sheet 2轿车冲压件成形分类选材 长春汽车材料研究所对 CA7220轿车薄板 冲压件进行 了成形分类试验研究 ． 将 CA7220轿车薄板冲压件的成形工艺划 分为深拉 延成形类、胀形一深拉成形类 、浅拉延 成形类 、弯 曲成形类和翻边 成形类 5大类，提出 了不 同成形类 别的零件对材 料性能指标 的要 求，如表 l所示 ． 冲制零件时，可根据零件所对应的成形类 别确定所需的材料性能指标，进而根 据这些指 标 ，挑选 合适的材料． 如浅拉延成形类零件对 材料的要 求是 ：屈 服伸长=o， ≤200MPa，吮： ≥38％，“05”表面 ． 上述的一一些基本性能指标 一般 Stl4都能达到， 度为 5．5％和 6．6％，合乎要求 ．另外 2种材料的 冲压应变值经迭代试验 ，其安全裕度为 6．5％和 6．2％，也合乎要求 ．因此 ，用n=O．22的钢板冲压 后盖板右 流水槽将是最佳 的选择 ． 图 3合成成形极 限图(对应 XES扳，黑点同图 2) Fig．3 Composite FLD of XES sheet 图 5预测成形极 限图(对应 XES扳，黑点同图 2) Fi晷 5 ForecastingFLD ofXES sheet 没有必要采用成形性能更高的材料，故可用 Stl4”05”板冲制该种零件 又如，富康轿车上的通道内板，根据其应变 分布圈(见 图 6)，该零件应属于深拉延成形类， 所 要 求 的 薄 板性 能指 标 是：r≥1．8， ≥0．23，if, ≤170MPa， ； >／43％．Stl6板能够满足这些指 标要求，故用 Stl6板能够顺利冲制出该零件． 而 Stl3，Stl4的力学性能达不到这些要求 ，冲压 过程 中会 出现破裂 ．武钢钢研所 和东风汽 车公 司工艺研究所轿车通道 内板的使用的实际冲压 结果证实了 Stl3板成形能力低 ，不符合要求． 3 关于 2种科学选材方法的讨论 综合比较这 2种方法 ，可看到其各有优缺 维普资讯 http://www.cqvip.com 北 京 科 技 大 学 学 报 2000年 第 l期 表 l轿 车薄板 坤压件成形类别和对应的薄板性能指标 Tablel Group ofpunch-formed sheet car component and corresponding performanceindexes ofsheet ．、＼ 、 ＼ ． ＼ ／ ／ ＼ ＼ ＼ 趣 图 h 富康轿车通道内板应变分布 Fig．6 Strain distribution of。internal channel plate’ 点．武钢钢研所和东风汽车公司工艺研 究所的 方法需要对每个冲压 件试冲，根据合成的成形 极限图判断选材是否合适 ，该方法是 比较准确 的，但较为繁琐 ．根据轿车冲压件成形分类试验 选材，这种方法简单，但 由于汽车冲压件种类繁 多，即使是属于同一类成形方式的零件 ．其相互 之 间的差 别也是很大的．用该法所确定的一些 性 能指标未必适合所有该类 的零件 ，对 有的零 件 ，这些指标刚好合适 ，根据这些指标选川的材 料冲制零件，安全裕度能满足要求，不存在材料 的成形性 能过高或不足的情M：而 另一些零件 对材料的成形性能要求稍低一些，若还按照这 些指标选择材料 ，安全裕度就会过大，应考虑选 用成形能力低 些的材料 ． 若能将 I 述 2种方法 结合起来使用 ，材料 的科学使用 问题将会得到较好的解决．这首先 需要对轿车冲压件 的分类工作进 步地深入研 究，根据冲压件的成形工艺、应变分布、外形特 点和对捌料的性能要求 等将上述 5大类细化 ， 以割每一类冲压什 与薄板性能指标 的对应更为 准确，并提出与之相对应 的薄板性能指标要求 、 在此基础之上，选择几种典型零件进行试冲，用 合成的成形极 限图进行分析，判断根据这些性 能指标选用材料是否合适 ，若不合适 ，则根据武 钢钢研所 等提 出的优化方 法重新选择材料 ，提 出更合理的薄板性能指标 ．从而可以认为：(1)运 用网格 自动应变测量系统 (ASAME0可以实现 材料的科 学使I}}j，但该法较繁琐，丁作量大；(2) 根据轿车冲压件的成形分类可 以实珧材料的科 学使用，但该法不够准确；(3)将上述 2种方法结 合起来使用会取得较好 的效果 ． 参 考 文 献 I 李立车．解 德．东汽 8t平头柴油车底壳鹿 变分析 选 材预测 、钢铁研 究学报，】998．1O(6)：I 34 2 黄铃 国产轿车用钢板冲压级别评定和性能研究：【学 位论文】．北京：北京科技大 学村料 学院．】999 维普资讯 http://www.cqvip.com 兀嫦等：田产轿车用冷轧钢板 的科 学使用 Scientific Application of Domestic Cold—rolled Sheet Steel Used for Car CHU Fuanz．hang, HUANG Ling Materia~Science and Fmgi~eeringSchool，USTBeiiing，Be “堪19gOg3，China ·65· ABSTRACT Two kind ot’the methods ofrealizing the corresponding supply ofdomestic cold．oiled sheet steelusedforpunch-formedcar componentweFeintroduced,andthemetrics andfaultsofthem wereanalyzed． The modification measure was offered． KEY W ORDS cold-rolled sheet steel；ptmch-formed car component；scientific application；corresponding supply 米 祷}米 崇 {簪崇 米 ．※ 潦 米 潦 ．※ 潦 潦 晕 豢 ※ 崇 拳 带 荣 ※ 崇 ．※ 米 ．※ 米 鬻 崇 米 杀 鬻 杀 米 杀 鬻 杀 荣 豪 崇 潦 米 科研成果介绍 长输管道腐蚀与控制方法的研究 本研究课题对长距离埋地输油管道特殊的腐蚀问题和腐蚀控制、评价、预测等方面进行了全 面系统的研究，不仅获得 了基础理论研 究成果，而且研究成果应用于实际生产 后，创造 了新增利税 200多万元的可观经济效益．专家鉴定认为：该项 目研究 已达到 了国 内领先水平 ，步入 了国际先进 行列 ．其研究成 果可 以尽快推广 ．本研究课题主要研究 内容和先进性表现在： 1．开发 了微型腐蚀检测探头，对涂层加 阴极保护条件下的管道局部腐蚀进行 了研究，确立 了 阴极保护死 区形成的条件，提出了阴极保护死区腐蚀过程 的 自催 化模型i 2．在 国内首次采用水压爆破实验对腐蚀后管道的剩余强度进行 了评价研究，获得 了管道承压 能力与理论计算的比较结果 ，指导了实际生产 ； 3运用聚类分析 、模式识别技术 ，首次将土壤腐蚀性 22种 因素聚为 7类 ，并确定 了新的土壤腐 蚀等级 的评价方法； 4．运用统计分布模型、灰色理论和 多因子加权综合评价方法 ，建立了长输管道腐蚀状况评价 方法和腐蚀泄漏频率预测方法，经现场验证，预测值与实际值基本吻合； 5．利用研制 的 埋地管道腐蚀管理、预测及评价计算机系统 ，对鲁宁线 输油管道 部分管道 的 腐蚀状况进行了评价预测，经管道超声波内检测器验证，评价弼 测结果准确率达 94．4％以上． 维普资讯 http://www.cqvip.com