先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓模具磨損規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目前先進(jìn)高強(qiáng)鋼相比傳統(tǒng)鋼種具有重量輕、強(qiáng)度高、安全性好的優(yōu)點(diǎn),相比鋁合金、新型復(fù)合材料,先進(jìn)高強(qiáng)鋼又具有價(jià)格便宜的成本優(yōu)勢(shì),先進(jìn)高強(qiáng)鋼已成為汽車車身輕量化的主要用材。為了消減先進(jìn)高強(qiáng)鋼的沖壓回彈問(wèn)題,在沖壓時(shí)常采用較小的圓角及較大的壓邊力工藝條件,這將導(dǎo)致板料和模具成形界面磨損加劇,工件表面損傷現(xiàn)象比傳統(tǒng)鋼板的要更突出。這種現(xiàn)象促使模具磨損隨之加重,經(jīng)常需要修?；驌Q模,導(dǎo)致模具成本的上升和生產(chǎn)的中斷。因此,有必要揭示先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形過(guò)

2、程中模具與鋼板接觸界面間的磨損規(guī)律,尋求適用于先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形的模具材料。
　　本文采用基于U形拉伸-彎曲方法,主要研究了先進(jìn)高強(qiáng)雙相鋼(DP780裸板、DP980裸板、DP980鍍鋅板)成形條件下的模具材料(V4E(TD,熱擴(kuò)散法碳化物覆層處理)、XW-42(TD)、DC53(TD)、SKD11(TD)、DC53(真空熱處理))的磨損性能和磨損特征,研究?jī)?nèi)容從以下三個(gè)方面展開(kāi):
　　(1)基于U形拉伸彎曲方法的沖壓成形磨

3、損實(shí)驗(yàn)裝置原型設(shè)計(jì)
　　為了在實(shí)驗(yàn)室里物理模擬先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形過(guò)程接觸界面磨損行為,采用半工業(yè)實(shí)驗(yàn)方法—U形件拉伸彎曲方法,開(kāi)展上述磨損行為研究,本文設(shè)計(jì)了U形件拉伸彎曲成形模具和磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)原型。U形件成形模具采用鑲塊化設(shè)計(jì),鑲塊帶有不同圓角半徑,該實(shí)驗(yàn)裝置具有安裝方便,實(shí)驗(yàn)條件穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。在上述U形件沖壓成形實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,完成了磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)原型機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),該模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)不僅可以進(jìn)行上述拉伸彎曲過(guò)程磨損模擬,而且可以完成

4、板帶水平拉伸過(guò)程模擬。另外,幾何和性能測(cè)試分析表明:試制的各種實(shí)驗(yàn)?zāi)M材料鑲塊在性能上和幾何上具有良好的一致性。
　　(2)先進(jìn)高強(qiáng)雙相鋼裸板條件下沖壓模具材料磨損規(guī)律研究
　　本文進(jìn)行了DP780裸板與DP980裸板U形件拉伸彎曲成形實(shí)驗(yàn),對(duì)四種模具材料V4E、XW-42、DC53、SKD11的抗磨損性能進(jìn)行了研究,利用金相觀察和粗糙度檢測(cè)等方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)樣件的磨損特征分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:TD處理的模具材料抗磨損性能較好,

5、真空熱處理的模具抗磨損性能差,模具磨損主要集中在圓角處,這與界面接觸壓力分布相關(guān)。DP780裸板磨損實(shí)驗(yàn)中,TD處理的模具材料V4E、XW-42、DC53、SKD11抗磨損性能相近,真空熱處理的DC53較差。而在DP980實(shí)驗(yàn)中,TD處理的V4E性能最好,XW-42、DC53性能接近,SKD11抗磨損性能最差。
　　(2)先進(jìn)高強(qiáng)雙相鋼鍍鋅板環(huán)境成形下磨損特性研究
　　鍍鋅板的磨損特性和裸板不同,本文進(jìn)行了DP980鍍鋅板的

6、U形件拉伸彎曲實(shí)驗(yàn),利用金相觀察和粗糙度檢測(cè)等手段進(jìn)行了磨損樣件前后比對(duì)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鍍鋅層厚度減薄,表面被模具碾平;模具圓角處粘著有鋅粉。與裸板相比,模具磨損程度較輕。TD覆層處理的V4E、XW-42、DC53抗磨損性能較好,SKD11的性能較差。
　　通過(guò)以上研究,揭示了先進(jìn)高強(qiáng)鋼板沖壓中板料-模具接觸界面的材料磨損規(guī)律,獲得了具有高抗磨損性能的沖壓模具材料,為先進(jìn)高強(qiáng)鋼模具選材和成形工件表面質(zhì)量控制提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。