1、車門防撞梁的熱沖壓摘要近年來，在汽車行業正在努力減少車體重量用于減少二氧化碳的排放。該高強度鋼熱成形為顯著輕量化提供了可能性。傳統的門沖擊結構設計是由一個或兩個管和兩個支架通過沖壓構成的。如果傳統的設計改為熱沖壓設計，有很多優點，如本錢節約，工具數量減少和減輕重量。熱沖壓防撞梁的開展在本文中加以說明。它包括產品設計，過程評價，模具設計，CAE仿真和樣機制造。最后，它使用硬度試驗，減薄率分析，及準靜態三點彎曲試驗來檢查熱沖壓件的性能，包括機械性能，塑性變形能力和吸收能量的能力。它可以用作汽車工業的參考，開發類似的產品。關鍵詞：熱沖壓;車門防撞梁; CAE模擬;三點彎曲試驗1.簡介近年來,全球開展

2、趨勢是朝著更輕、節能汽車更耐碰撞方向開展。汽車行業正在努力減少車體重量,減少二氧化碳排放的同時維持車輛部件的高強度性能。熱沖壓技術在這方面是關鍵。高強度鋼的熱沖壓提供了獲得顯著減輕體重的可能性。Steinhoff2022，Oldenburg2022和Karbasian2022討論了熱金屬板的高成形性能鋼及其在汽車領域的應用。因此在汽車結構方面熱沖壓技術這樣的應用程序獲得越來越多的關注。此外，隨著越來越多的知識和經驗的積累提高了人們對沖壓技術的興趣,熱沖壓技術可以得到進一步的開展。 Turetta2022年，Naderi2022和Shan2022研究了成形性，組織和熱沖壓后的高強度碳鋼的機械性能

3、。一期工程形成研究熱沖壓工藝中，車門沖擊梁的側面碰撞保護有待進一步提高。通常，傳統的車門沖擊結構設計是由一個或兩個管和兩個支架的沖壓件構成，如圖1所示。然而，如果現有的設計改變為熱沖壓設計有許多的優點，如本錢節約，模具數量減少和減輕重量。因此，本文說明了門防撞梁的熱沖壓成形的開展。圖1 傳統的管狀橫梁在汽車門影響應用程序的設計2.實驗裝置熱沖壓工藝采用硼鋼毛坯，它被加熱到約900。然后，所形成的坯件通過淬火冷卻手段來獲得馬氏體超高強度鋼。大多數研究都是關于理論探索，缺乏熱沖壓工藝在實踐的大局意識和車門防撞橫梁在實際形成時的表現。經過調查車門防撞梁位于車前門內側。該設計是一種熱沖壓部長度1105

4、毫米，寬140毫米和45毫米的最大深度。其橫截面是復雜的帶有雙U形的特色。前車門防撞梁熱沖壓的新的設計如圖2。所調查的材料是由當地的鋼鐵公司開發的15B22硼鋼。鋅涂層與未涂覆的鋼板均1.4mm的厚度。圖2新設計的前門梁熱沖壓工藝的影響。3 CAE模型和工藝參數分析3.1 CAE模型該CAE分析模型如圖3，模具被設置在頂部，沖頭被設置在底部，毛坯經過180秒被加熱到大約930，然后轉移到沖壓模具。成形處理被劃分為毛坯放置，沖壓和淬火。首先，將模具向下移動到毛坯。在成形結束時，沖頭接近模具，完成保壓淬火。既然前門梁是有復雜功能的雙U形。為了獲得更好的成形結果在雙U形區，一個可移動的墊模具被提出并

5、設計成形成雙U形的中心區域，如圖4。模具組件包括水冷卻通道的凸凹模。模具和沖頭由SCM440鋼制成。用于熱壓沖壓過程是一個具有8000千牛最大擠壓力液壓機。圖3 CAE模型設置為熱沖壓工藝設計成不動墊圖4 熱沖壓模具的原理及其活動墊的設計3.2 工藝參數分析在本文中，帕姆戳軟件用來模擬成型及淬火。這個過程是分為三個步驟。第一步驟是將坯料從爐中取出冷卻5-6秒。在第二步驟中，熱成形開始。由于坯料和工具之間的傳熱第三步是一個淬火階段。在650-700靜摩擦系數被認為是=0.4。坯料的初始溫度設定為930，金相結構為100的奧氏體。首先，沒有可動墊設計，厚度，溫度和片材的微觀結構分布的模擬進行了觀察

6、?？梢钥闯?，在雙U形中間拐角處厚度變化最小值為0.93毫米。減薄率約34，可判斷為在拐角處具有導致破裂的風險如圖5所示。圖5示意圖的厚度變化的最小值0.93毫米隨后，研究了另一個帶有可移動墊設計的模具設計條件?？梢苿訅|擠壓力被設定在4噸。具有可動墊設計的模擬后，可以看出，在雙U形中間拐角處厚度變化最小值為1.18毫米。變薄比為約15.7，可以判斷為平安的熱成形，如圖 6所示。圖6 (a)帶有活動墊的模具設計和(b)厚度變化的最小值為1.18毫米4.結果和討論4.1 帶有可移動墊模具設計的效果圖7顯示的是熱沖壓實驗前門梁。如果沒有可移動墊設計，如圖8a表示前門梁在雙-U形的區域斷裂。從圖中可以看

7、出，斷裂的位置是在尖角雙-U區，那就是與模擬的預測完全一致。然而，完好局部無斷裂的形成有可動墊設計，如圖8b。在仿真中，最小片材的厚度為1.18毫米，而變薄比為15.7。這是相比于實驗厚度分布如圖9，片的最小厚度為1.08毫米，而厚度變薄比為22.8。結果說明本文采用的工藝參數是可靠的，仿真結果與實驗數據一致性可以接受。圖7 (一)前門梁熱沖壓實驗的實施圖8 一不可動墊的設計斷裂發生，b有可動墊設計完好圖9 示意圖實驗厚度分布，最小厚度值是1.08毫米4.2 硬度和尺寸驗證在20個不同部位進行顯微硬度測試。從圖10中所示的結果顯示這局部具有均勻的硬度分布，最大值為HRC48和最小值為HRC42

8、.對熱沖壓件的要求應超過HRC40。此外，也應檢查尺寸精度、 3D 測量 與源訊公司緊湊掃描/MV600 掃描儀用于檢測尺寸精度。掃描結果顯示最大偏差為1mm，這也符合一般要求。圖10 三維掃描的結果最大偏差為1毫米4.3 三點彎曲試驗前門梁的設計有減少側面撞擊力來保護乘客的作用。為考察其實際效果，三點測試是根據客戶的要求進行的。在測試中，沖頭向下移動的速度為2毫米/秒，這是要通過熱沖壓接觸和彎曲門梁。如圖11所示三點測試的實施和試驗后的前門梁。測試結果說明，最大載荷為11.2KN管狀的基線設計：14.8KN，并且當沖頭入侵距離到達100mm時，吸收的能量是808J管狀基線設計：1,023J。

9、看來，新的前門梁與管狀基線設計相比能量吸收處于更低水平。圖11(一)三點測試的示意圖,(b)測試后前門梁5.結論對1.4 毫米15B22 硼鋼的板材進行熱沖壓成形研究。通過數值模擬及在本文中的成形實驗，可以得出以下主要結論。(1) 過程參數對板料成形性能有很大的影響。對于前門梁，可移動墊設計具有重要的作用。斷裂的產生可能在雙 U形過渡轉角地區，因為這個地方的厚度最小。2門梁良好的結構是基于仿真的結果，該局部具有均勻的硬度分布，硬度范圍在HRC42到HRC48之間。3通過掃描儀三維測量，掃描結果顯示最大偏差為1毫米，這也符合一般要求。(4)然而,通過三點彎曲測試,它說明,新前門梁與基線設計相比能

10、量吸收在更低水平?；谀壳暗那伴T梁由熱沖壓設計，側面碰撞性能也應該考慮到。5.參考K. Steinhoff, M. Oldenburg, B. Prakash, October 22-24, 2022. Proceedings of hot sheet metal forming of high-performance steel(CH2). Germany, 3-35. M. Oldenburg, K. Steinhoff, B. Prakash, June 15-17, 2022. Proceedings of hot sheet metal forming of high-perform

11、ance steel(CH2). Sweden, 17-42. H. Karbasian, A. E. Tekkaya, 2022. A review on hot stamping, J. Mater. Process. Technol. 210, 2103-2118. A. Turetta, S. Bruschi, A. Ghiotti, July 2022. Investigation of 22MnB5 formability in hot stamping operations. J. Mater. Process. Technol., 177, 396-400. M. Naderi, M. Ketabchi, M. Abbasi, W. Bleck, 2022. Analysis of microstructure and mechanical properties of different high strength carbon steels after hot stamping. J. Mater. Process. Tec