国产差厚板回弹性能的研究与典型零件数值模拟

摘要

轧制差厚板(TRB Tailor Rolled Blank)冲压成形的汽车覆盖件具有良好的刚性和强度，能够提高汽车的承载能力，实现汽车减重。
　　为了推动冷轧差厚板在汽车车身上的应用，本文以国产差厚板HC260LA为研究对象，并制定不同热处理方案对钢板进行处理，通过理论分析和微观组织观察结合数值分析的方法对轧制差厚板弯曲回弹性能进行了研究。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析等设备对钢板进行组织和相分析，并对钢板进行硬度和拉伸力学性能测试，结合理论分析钢板的回弹性能，通过有限元模拟对理论分析结果进行验证，本论文的研究结果表明：
　　(1)由于轧制作用，钢板块状铁素体沿轧制方向被拉长，晶粒呈纤维状，晶粒大小不均匀，钢板的强度大塑性低，容易产生较大回弹，采用ANSYS Workbench14.5模拟软件对国产HC260LA钢板U形件的冲压过程进行了模拟,分析钢板的应力应变分布情况及钢板的回弹量。分析结果显示：U形件的最大回弹值位于冲压圆角处，板料厚侧最大回弹值为3.5°，薄侧最大回弹值为4.1°。
　　(2)为了优化国产HC260LA变厚度钢板的成形性能，对钢板进行了不同方案热处理，观察钢板的组织，测定相关力学性能，理论上分析钢板的回弹性能，运用ANSYS Workbench14.5模拟软件对热处理后钢板U形件的冲压成形过程进行模拟，观察热处理后钢板的应力应变分布及回弹量。所得结果显示：钢板加热到960℃保温2h水冷再加热到700℃保温3h空冷重结晶后差厚板组织更均匀，碳化物呈弥散分布，钢板强度下降塑性增强，有利于成形，其屈服强度为252MPa，弹性模量为208GPa，抗拉强度为405MPa，模拟得出U形件的回弹量变小，且整体回弹值较均匀，厚侧最大回弹值为3.4°，薄侧最大回弹值为3.7°；将钢板840℃保温3h水冷处理钢板其屈服强度为365MPa，弹性模量为192GPa，抗拉强度为435MPa，厚侧最大回弹值为3.8°，薄侧最大回弹值为4.3°，弯曲圆角处应力分布较集中，分析对比得出经热处理方案1处理后钢板的成形性能得到优化，对理论分析进行了验证。
　　(3)采用ANSYS/LS-DYNA对优化方案所得参数在典型汽车零件汽车前纵梁的成形过程进行仿真，模拟成形后的变薄率、回弹量及应力分布情况。模拟结果显示：零件冲压后最大减薄率为30％，最大回弹量为3.48°。