第二章--汽车覆盖件材料及性能分析课件

第二章 汽车覆盖件材料及性能2.1 汽车覆盖件常用板材2.2 板材性能及实验方法2.3 板材性能参数与成形性的关系第二章 汽车覆盖件材料及性能2.1 汽车覆盖件常用板材12.1 汽车覆盖件常用板材2.1.1 加磷铝镇静钢板2.1.2 加磷铝镇静烘烤硬化钢板2.1.3 超深冲IF冷轧钢板2.1.4 镀锌钢板2.1 汽车覆盖件常用板材2.1.1 加磷铝镇静钢板22.1 汽车覆盖件常用板材冷轧钢板的分类A.按冲压级别分B.按强度级别分 最复杂拉深级（ZF）很复杂拉深级（HF）复杂拉深级（F）最深拉深级（Z）深拉深级（S）普通拉深级（P）普通强度 高强度 超高强度 2.1 汽车覆盖件常用板材冷轧钢板的分类 最复杂拉深级32.1.1 加磷铝镇静钢板 加磷铝镇静钢板的特点：（1）强度高（2）较好的塑性（3）板厚方向抗变形能力强（4）烘烤硬化性能2.1.1 加磷铝镇静钢板 加磷铝镇静钢板的特点：42.1.1 加磷铝镇静钢板含磷冷轧钢板的冲压性能2.1.1 加磷铝镇静钢板含磷冷轧钢板的冲压性能52.1.2 加磷铝镇静烘烤硬化钢板烘烤硬化钢板（BH钢板），在冲压成形前具有较低的屈服强度，经冲压成形中拉伸变形后，进行高温时效处理，钢板的屈服强度可以得到一定程度的提高。硬化机理：冷轧退火钢板中的碳、氮原子以间隙固溶状态存在，钢板经预变形，导致基体内位错密度增加，碳、氮原子向位错扩散的距离缩短。高温时效处理使碳、氮原子扩散的热激活能提高，并在位错处聚集，钉扎位错。2.1.2 加磷铝镇静烘烤硬化钢板烘烤硬化钢板（BH钢板）62.1.2 加磷铝镇静烘烤硬化钢板常规拉伸试样在预变形7.5%的屈服应力与随后100度加热30min后的屈服应力的差值称为时效指数，用AI表示。AI与BH存在线性关系，BH值越大，AI值越高。2.1.2 加磷铝镇静烘烤硬化钢板常规拉伸试样在预变形7.572.1.3 超深冲IF冷轧钢板在超低碳钢（C=0.005%，N=0.004%)中，加入足够量的元素钛和铌，使钢中的碳、氮原子完全被固定成碳、氮化合物Ti(C、N)，Nb（C、N），钢中无间隙固溶原子存在，这种钢称为“无间隙原子钢”，即IF钢。IF冷轧钢板的优点：1.杂质元素（Si、Mn、P、S）少 2.屈服点低和低屈强比。3.塑性伸长率大。4.硬化指数n值和厚向异性系数r值高 使其具有很优异的深冲性能。5.无失效性（时效指数AI=0）2.1.3 超深冲IF冷轧钢板在超低碳钢（C=0.0082.1.4 镀锌钢板 为提高覆盖件的耐腐蚀性能，镀锌钢板在轿车上得到越来越多的应用。镀锌钢板 电镀锌钢板（含一般电镀锌钢板和 合金电镀锌钢板）热镀锌钢板（含一般热镀锌钢板和 合金热镀锌钢板）2.1.4 镀锌钢板 为提高覆盖件的耐腐蚀性能，镀锌钢板在92.2板材性能及试验方法板材冲压性能是指板材对各种冲压加工方法的适应能力，如便于加工，容易得到高质量和高精度的冲压件，生产率高，不易产生废品等。2.2板材性能及试验方法板材冲压性能是指板材对各种冲压加工102.2板材性能及试验方法板材冲压性能 实验方法直接试验中，板材的应力状态与真实冲压时基本相同，所得结果也比较准确；间接试验时板材的受力情况与变形特点都与实际冲压时有一定的差别。所以，所得的结果也只能间接地反映板材的冲压性能，有时还要借助于一定的分析方法才能做到。直接实验 间接实验2.2板材性能及试验方法 直接实验112.2板材性能及试验方法常用的方法为：直接试验中的模拟试验和间接试验中的拉伸试验。2.2板材性能及试验方法122.2.1 拉伸试验拉伸试验是在拉伸试验机上对板材试样进行拉伸变形的试验以上左图是标准拉伸试样，右图是试样的拉伸曲线。2.2.1 拉伸试验拉伸试验是在拉伸试验机上对板材试样进行132.2.1 拉伸试验拉伸试样性能参数 衡量汽车覆盖件板材性能时常用的有以下几种参数：1）屈服点s 2）抗拉强度b 3）屈强比s/b 4)均匀伸长率u和均匀应变j 5）总伸长率和总应变k。6）硬化指数n。7）厚向异性系数r。8）板面内方向异性系数 r。2.2.1 拉伸试验拉伸试样性能参数 1）屈服点142.2.1 拉伸试验1）屈服点s是指板材在由弹性变形开始进入塑性变形时的应力，其数值为拉伸曲线上屈服平台的力Fs与试样原始截面积A0之比。2）抗拉强度b是指板材试样拉伸时的拉伸力达到最大值时的应力，其数值为最大拉伸力Fmax与试样原始截面积A0之比。3）屈强比s/b是指屈服强度与抗拉强度的比值。它是一个无量纲参数。2.2.1 拉伸试验1）屈服点s152.2.1 拉伸试验4)均匀伸长率u和均匀应变j是指板材试样在产生局部塑性变形（缩颈）时的延伸长率和真实应变。在拉伸曲线上，对应抗拉强度的取点。其值为：5）总伸长率和总应变k。是指板材试样在被拉断时的伸长率和应变。2.2.1 拉伸试验4)均匀伸长率u和均匀应变j162.2.1 拉伸试验 6）硬化指数n。表示在塑性变值形中材料硬化的强度。7）厚向异性系数r。它是板材拉伸试样在拉伸试验中宽度方向应变与厚度之比。2.2.1 拉伸试验 6）硬化指数n。表示在塑性变值形中材172.2.1 拉伸试验厚向异性系数的平均值8）板面内方向异性系数 r。2.2.1 拉伸试验厚向异性系数的平均值182.2.2 拉深成形试验拉深成形试验最常用的是Swift杯形试验，简称Swift试验。极限拉深比确定出不发生破裂所能拉深成杯形件的最大毛坯直径与凸模直径 之比，此比值称为极限拉深比。通常用LDR 来表示。2.2.2 拉深成形试验拉深成形试验最常用的是Swift杯192.2.3 胀形成形试验艾里克森试验（杯突试验）：进行 试验时，将备好的试样放在凹模平面上，并用压边圈压住，球形凸模以0.10.3mm/s的速度压下，压至材料开始产生能透光的裂缝时，测量凸模压入的深度。如图;2.2.3 胀形成形试验艾里克森试验（杯突试验）：进行 202.2.4 拉胀复合性能试验福井锥杯成形试验：进行试验时，将试样水平地放入试验模具的凹模内，不加压边力，凸模下行进行成形试验。当试样发生破裂时（表现为成形力开始下降），停止试验并取出试样。测量其锥杯口的最大直径和最小直径。取平均值作为锥形件成形值，称CCV值。2.2.4 拉胀复合性能试验福井锥杯成形试验：进行试验时，212.2.5 成形极限图成形极线图（简称FLD）表示板材在不同的应力状态下的变形极限。制作FLD的试验方法 半球形凸模胀型法 圆柱形凸模胀型法2.2.5 成形极限图成形极线图（简称FLD）表示板材在不222.2.6 起皱试验1.方板对角拉伸试验 YBT-1试验简单方便，所得到的皱高hb可以表示板材抗不均匀拉力起皱的能力，hb 越小，板材的抗不均匀拉力起皱的能力越强。YBT-2主要用来研究加载方式、加载路径等对板材起皱的影响，需要专用的试验设备。2.切应力起皱实验切应力起皱试验模拟毛胚某些区域受拉力不仅不均匀而且不能同轴平衡的情况。A.单向对角拉伸（YBT-1）B.双向对角拉伸（YBT-2）2.2.6 起皱试验 A.单向对角拉伸（YBT-1）232.3 板材性能参数与成形性的关系一、拉伸试验性能参数与冲压成形的关系1.屈服点s 屈服点越小，越易屈服，变形抗力小，贴模性能和形状冻结性能好，有利于提高形状精度。2.屈强比s/b屈强比小，变形区较容易进入塑性变形状态，而传力区却不容易产生破裂，从而可以提高成形极限。3.均匀伸长率uu与板材的艾利克森值也成正比例关系。所以，具有很大胀形成分的汽车覆盖件钢板要求具有较高的u值。2.3 板材性能参数与成形性的关系一、拉伸试验性能参数与冲242.3 板材性能参数与成形性的关系4.硬化指数nN越大，应变均化能力强，局部变薄减弱，极限变形参数增大。5.厚向异性系数r r值越大，板材抵抗变薄的能力越强。6.板面内方向异性系数RR越大性能差异越大。7.X1和X0.05值 x1和x0.05值表示材料在不同的应力状态下的抗拉强度的变化。2.3 板材性能参数与成形性的关系4.硬化指数n252.3 板材性能参数与成形性的关系二、LDR、IE和CCV值与冲压成形性的关系LDR反映了板材在拉深时的冲压性能，LDR越大，拉深性能越好。IE值反映了板材在胀形成形时的冲压性能，IE越大，胀型性能越好。CCV反映了板材在拉深-胀型复合成形时的冲压性能，CCV越大，拉深-胀形性能越好。三、冲压成形类别与板材性能指标 不同变形性质的冲压成形对板材的冲压性能的不同参数的相关程度也不同。硬化指数n和厚向异性系数r等材料性能参数对极限拉深深度都有不同程度的影响。2.3 板材性能参数与成形性的关系二、LDR、IE和CCV26