DP980超高强钢与AA5052铝合金薄板预成形无铆连接实验研究

目的研究预成形无铆连接相关工艺参数对超高强钢与铝合金薄板接头形貌的影响及连接效果。方法采用预成形无铆连接方法,对钢板进行预成形,解决铆接过程中因变形抗力太大导致的接头断裂或互锁量不足问题,同时,提出带有压台结构的铆接凸模,以防止铝合金材料外溢,压实接头,进一步提高铆接质量。选取DP780高强钢、DP980超高强钢和AA5052铝合金薄板为研究对象,以预成形深度、凹模深度以及凸模压台高度为变量,通过各种组合方法进行无铆连接实验,对比分析各工艺参数对DP780/AA5052和DP980/AA5052接头形貌的影响规律,最后采用剪切和剥离强度实验,评价DP980/AA5052预成形无铆连接的可行性与效果。结论接头检测结果表明,随着预成形深度和凹模深度的增大以及压台高度的减小,接头互锁量增大,其中预成形深度影响较大;随着预成形深度和压台高度的减小以及凹模深度的增大,接头颈厚略有增加,其中凹模深度影响较大。由剪切和剥离实验可知,进行剪切实验时,DP780/AA5052接头出现剥离和剪切失效,DP980/AA5052接头皆为剥离失效;进行剥离实验时,2种板材接头都为铝板撕裂失效;对比两者接头剪切强度得到DP980/AA5052接头连接强度高于DP780/AA5052接头的连接强度,验证了超高强钢与铝合金薄板预成形无铆连接的可行性。

DP980超高强钢激光焊接接头组织及性能研究

利用Nd:YAG固体激光器对DP980超高强钢进行激光对接焊接,通过硬度测试、拉伸试验研究DP980超高强钢激光焊接接头力学性能的变化,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等观察显微组织的转变.结果表明:DP980超高强钢经过激光焊接,焊接接头分为焊缝金属区、完全相变区、不完全相变区、回火区和母材区.焊后焊缝金属区和完全相变区为马氏体组织,硬度较高;焊接接头软化现象发生在不完全相变区和回火区:不完全相变区马氏体发生相变使得铁素体含量增加;回火区组织发生回火,马氏体析出碳化物,导致软化.在力学性能方面,焊接接头抗拉强度略有降低,延伸率下降明显,软化区的存在导致在拉伸试验时焊接接头的不均匀变形,造成了其塑性明显下降;拉伸试样的断裂发生在焊接接头热影响区,断口观察发现存在有大小不等、深浅不一的韧窝,属于塑性断裂.

非连续性结构对DP980高强钢板弯曲回弹的影响

为研究非连续性结构对弯曲回弹的影响规律,以DP980高强钢板为研究对象,开展了不同非连续性结构板材弯曲过程的有限元数值模拟,分析了不同凹槽厚度、宽度以及位置对弯曲回弹的影响规律,并进行了U型弯曲试验验证。结果表明:合理的非连续性结构可以减少弯曲成形件的回弹;U型弯曲回弹角随着凹槽厚度的增加逐渐增大,随着凹槽宽度的增加逐渐减小;在相同的凹槽厚度和宽度下,凹槽位置设在凸模圆角处时,回弹角比凹槽位置设在凹模圆角处时大。实验与数值模拟结果变化趋势基本一致。

基于田口法的DP980/SPCC电阻点焊工艺优化及接头组织和性能分析

文中以冷轧DP980高强钢板与SPCC低碳钢板作为研究对象,基于田口法优化电阻焊接参数,并对最优参数的焊接接头进行组织性能分析。结果表明,在焊接电流10.5 kA、焊接时间30 cycles、电极压力3 kN、维持时间10 cycles的条件下,接头力学性能最优;且接头实现熔核剥离断裂,为韧性断裂,熔核剥离断裂起始位置位于熔核边缘处SPCC母材,最大拉伸力为11.78 kN;点焊接头主要为熔核区、热影响区、母材区3个区域;熔核区的显微组织主要为马氏体,DP980高强钢一侧热影响区的显微组织组织主要为马氏体和铁素体,SPCC低碳钢一侧热影响区的显微组织主要为马氏体、铁素体和珠光体。DP980高强钢热影响区硬度最高,其次为熔核区、SPCC热影响区,SPCC母材硬度最低。

超高强度钢DP980包辛格效应测量与参数识别

采用新型连续拉伸-压缩试验夹具对1.2 mm厚超高强度钢DP980进行了工程预应变为4%和7.5%的连续拉伸-压缩试验,获得了循环加载条件下的真应力-真应变曲线。与单轴拉伸试验曲线相比,发现DP980存在明显屈服强度降低的包辛格效应和永久软化现象。为了在仿真中考虑包辛格效应和永久软化现象,选择各向同性硬化模型和Chaboche混合硬化模型在ABAQUS中进行了计算分析,以提高回弹计算精度,并结合Isight优化软件获取了混合硬化参数。结果表明,各向同性硬化模型过高估计了反向屈服应力,完全不能描述包辛格效应。而Chaboche混合硬化模型可以有效捕捉材料的包辛格效应、瞬态效应和永久软化现象。

DP980高强钢激光焊接组织与性能研究

采用IPG YLR-6000-ST2光纤激光器对DP980高强钢板进行焊接试验,主要研究了工艺参数对焊接质量的影响,分析了焊缝的显微组织与力学性能。结果表明DP980高强钢板光纤激光焊接接头成形良好;焊缝组织呈柱状晶结构,主要为侧板条铁素体,针状下贝氏体及少量板条马氏体;热影响区宽度很窄,晶粒长大不明显;显微硬度由焊缝中心向母材逐渐降低,没有出现软化现象。

DP980高强钢静动态拉伸性能及本构模型构建

为了研究DP980高强钢的静态和动态拉伸性能,分别进行了室温准静态拉伸实验和高应变速率拉伸实验,并对不同应变速率下的材料力学性能和应变速率敏感性进行了系统性研究。结果表明,在准静态条件下,当应变速率从0.001 s^(-1)增加到0.1 s^(-1)时,材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率变化不明显。而在高应变速率条件下,当应变速率从1156 s^(-1)增加到3721 s^(-1)时,材料的上述力学性能随应变速率的提高而大幅提升。高应变速率下材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率最大可分别达到1002.44 MPa、1321.97 MPa和38.12%,与准静态相比,最大增幅分别为30.51%、23.95%和20.67%,即出现了明显的增强增塑现象。同时,基于实验结果构建了Johnson-Cook本构模型并进行了模型修正。修正后的Johnson-Cook本构模型的可决系数R 2值大于0.95,说明修正后的模型与实验结果的拟合效果更好。

QP980-DP980异种先进高强钢激光焊接头微观组织及力学性能

采用光纤激光焊实现了异种汽车用先进高强钢QP980与DP980的拼焊连接,对异种焊接接头的微观组织、硬度分布进行了观察和测试,对焊接接头的拉伸性能进行了测试,对断口形貌进行了观察和分析。结果表明,焊缝区域的组织全为马氏体组织,且硬度最高(535 HV);两侧焊接热影响区均可分为完全相变区、不完全相变区和回火区三个区域。两侧热影响区中的完全相变区由于冷却速度快全部为马氏体组织,硬度提高;不完全相变区部分形成马氏体,成为马氏体和铁素体的混合区,回火区由于回火马氏体的出现使其硬度下降。QP980侧的回火区由回火马氏体、铁素体和残余奥氏体组成;DP980侧的回火区由回火马氏体和铁素体组成。接头拉伸断裂发生在DP980侧热影响区,抗拉强度达到DP980母材的98.9%,断后伸长率约为DP980母材的70.9%,断裂模式为韧性断裂。

基于弯曲实验的DP980力学性能研究

目的针对仅通过单向拉伸实验无法准确表征金属板材在弯曲成形过程中的力学性能变化的问题,研究通过弯曲实验获取材料力学性能参数。方法对高强钢DP980展开力学性能测试研究,主要通过弯曲实验对材料弯曲变形过程中形成的弯矩曲率进行测试,将得到的弯矩曲率转化为应力-应变。分别将弯曲和拉伸得到的应力-应变数据导入到三点弯和辊弯成形有限元仿真中,预测板材的成形角度。结果DP980弯曲变形时的屈服强度要大于轴向拉伸时的屈服强度;分别利用弯曲和拉伸实验测得的应力-应变数据进行仿真,与三点弯实验结果对比发现,采用弯曲实验得到的应力-应变数据对回弹量的预测偏大,而利用拉伸实验得到的应力-应变数据进行仿真,仿真得到的回弹量则偏小,弯曲实验下变形过程中的应变变化数据更加符合真实过程,与辊弯实验对比发现,利用弯曲实验数据进行仿真可以更准确地预测V形板的最终成形角度。结论相较于单向拉伸实验,通过弯曲实验获取的材料力学性能参数可以更准确地描述材料在三点弯、辊弯成形过程中的力学性能变化。

S2O32-对DP980高强钢在NaCl水溶液中的点蚀行为的影响

DP980钢是一种冷轧双相高强度结构钢,成本低且具备良好的强度和塑性,在海工领域有巨大的潜在应用价值,但其在苛刻海水环境下的耐腐蚀性能,尤其是耐点蚀等局部腐蚀的能力有待深入研究.本文采用动电位极化法对DP980高强钢在含S2O32-离子的NaCl水溶液中的点蚀行为进行了研究,结果发现:在纯硫代硫酸钠水溶液中,DP980高强钢不发生点蚀;在不同质量分数的NaCl水溶液中,DP980高强钢发生点蚀,且随着Cl-离子浓度的增大,DP980高强钢试样的耐点蚀性能下降明显;向NaCl溶液中加入浓度为0.001、0.01、0.1、1mol/L的Na2S2O3时,DP980高强钢试样的点蚀敏感性降低,点蚀受到明显抑制;随着Na2S2O3浓度的升高,DP980高强钢的腐蚀主要以均匀腐蚀的形式发生;当试样浸泡在不同质量分数(0.1%、1%、10%)NaCl的1mol/LNa2S2O3溶液后,对试样表面腐蚀产物及腐蚀形貌进行扫描电镜观察及能谱分析,显示试样均发生均匀腐蚀,腐蚀产物为铁的硫化物,且未发现明显的点蚀.

1000MPa级双相钢弯曲性能试验

弯曲性能是衡量汽车用超高强钢板冲压成形的重要指标。通过14种典型DP980CR和DP980GI超高强钢板的弯曲极限试验,深入分析1000MPa级超高强钢板的弯曲极限Rmin/t,并研究了各向异性和剪切质量对弯曲极限的影响规律。研究结果表明,宝钢1000MPa级超高强DP钢的弯曲极限与进口材相近,DP980CR的Rmin/t约为2,DP980GI的Rmin/t约为2.2。超高强DP钢的弯曲极限与延伸率间无相关性,这与经典塑性理论有所不同。各向异性对超高强钢板相对弯曲半径影响显著,0°方向的相对弯曲半径明显高于90°方向试样,进口材料和宝钢材料均如此。边部质量对超高强钢板弯曲极限影响显著,冲裁后弯曲极限比铣削状态降低,而毛刺带位于弯曲外侧,进一步降低弯曲极限,Rmin/t达到3.6。

980 MPa级汽车用高强钢冷轧厚度波动原因分析及解决方案

从热轧及冷轧工艺参数与设备运行情况入手,分析了DP980高强双相钢冷轧环节带钢头部和尾部厚度波动大的原因。认为热轧带钢在冷却过程中组织及性能差异,是造成带钢头部与尾部厚度波动的主要原因。采用U型冷却方式后,热轧带钢组织和性能更加均匀,避免了带钢长度方向的强度差异造成的冷轧厚度波动。

DP980高强钢U形件板材冲压回弹预测

U形件板材冲压回弹行为的精准预测是制造业中亟待解决的难题之一。通过单轴拉伸试验与循环加载试验,建立了基于Hill48屈服准则、混合硬化模型和弹性模量衰减模型的DP980高强钢冲压回弹预测模型。采用ABAQUS软件建立U形件板材冲压回弹有限元仿真模型,通过二次开发将建立的混合硬化-弹性模量衰减预测模型嵌入VUMAT、UMAT求解子程序。对比分析各向同性硬化模型、混合硬化模型与提出的预测模型对U形件冲压回弹仿真的预测结果。研究结果表明:基于所建立的混合硬化-弹性模量衰减模型与有限元仿真模型,可以较准确地预测DP980高强钢U形件板材冲压回弹行为,其回弹角度的预测误差仅为0.17%。

QP980和DP980高强钢板的抗延迟断裂性能

高强钢零件的延迟断裂现象是汽车使用安全性的严重威胁。针对QP980和DP980两种高强度汽车用钢板,基于单向拉伸实验和电化学充氢,分析了预变形对高强钢充氢后的伸长率及强度的损失规律,对比了DP980和QP980的抗延迟断裂性能。研究发现,预应变从0至7%变化时,QP980和DP980均发生严重的塑性损失,但在同一预应变下,QP980的各项塑性损失几乎均大于DP980,得出QP980的抗延迟断裂性能较DP980差。通过断口形貌分析,发现QP980相比DP980更易受到氢的侵入从而脆化,从而验证了实验结果的准确性和科学性。

超高强DP980钢的静态软化行为

采用Gleeble-3500热力模拟机对超高强双相钢DP980进行双道次压缩试验研究其在950~1150℃、道次间歇时间1~500 s条件下的静态软化行为,并建立了静态再结晶动力学模型。结果表明:相同变形条件下,软化程度随温度升高而加强;相同温度下,随道次间歇时间的延长,软化率增加。DP980双相钢静态再结晶软化50%所需时间t_(0.5)=5.98×10^(-18)ε^(-4.36)ε^(0.53)d_0exp(341 594/RT),静态再结晶的激活能Q_s=341.6 kJ/mol。静态再结晶动力学模型为X_s=1-exp[-0.693(t/t_(0.5))^(0.49)],对比试验与计算结果,模型能很好地预测静态再结晶软化率。

超高强DP980钢的动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对超高强DP980钢进行热压缩试验,研究其在变形温度为900~1 200℃、应变速率为0.05~30s^（-1）条件下的动态再结晶行为,分析了变形温度和应变速率对真应力-真应变曲线的影响。结果表明：超高强DP980钢在变形过程中,存在动态再结晶和动态回复两种软化机制,且随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变越小,动态再结晶越容易发生;同时,得到了发生动态再结晶时的形变激活能,建立了峰值应变模型、动态再结晶临界应力模型和动态再结晶动力学模型。

基于成形特性的宝钢QP980试验研究及典型应用

深入解析了宝钢第3代高强钢QP980与第1代高强钢DP980和DP780的力学性能、成形极限和扩孔性能等冲压成形特性的差异。试验结果表明:QP980具有良好的塑性,伸长率约为20%,接近于DP780,比DP980高约5%;QP980钢成形极限较高,QP980-1.2mm的FLD0约为27%,与等厚度的DP780相当,而QP980-2.0mm的FLD0约为34%,明显高于等规格的DP980;QP980钢具有良好的扩孔性能,保障了翻边和扩孔性能,且优于DP980。研究结果表明,宝钢QP980与DP980相同强度等级的基础上与DP780成形性能相当,良好的强塑积满足于外形相对复杂、强度要求高的车身骨架件和安全件,并在典型复杂超高强钢骨架件上成功试冲得到验证。