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原文传递先进高强度钢板冲压成形破裂实验研究与表征分析

论文题名：	先进高强度钢板冲压成形破裂实验研究与表征分析
关键词：	高强度钢板;冲压成形;破裂实验;断口形貌;韧窝尺寸;力学性能;应力状态
摘要：	先进高强度钢板在汽车工业中的使用量越来越大,冲压成形工艺是汽车生产中非常重要的零件成形方法,其优越性不可替代。为满足汽车轻量化要求,钢板厚度不断减薄,为不削弱汽车性能,钢板强度必须增加。随着钢板强度级别的不断升高,冲压成形中的破裂问题变得越来越明显,所以有必要对先进高强度钢板在冲压成形过程中的破裂问题进行深入研究。　　本课题基于国家自然科学基金项目(基金编号:51105246)开展了一系列实验研究,通过对高强度双相钢板(DP590,DP780,DP980)和马氏体钢板(MS1180, MS1300)进行单向拉伸实验、冲孔实验、扩孔实验、胀形实验,然后对各工艺下破裂试样的断口形貌进行观察,分析了先进高强度钢板成形过程中产生破裂的类型及特征,定性及定量比较了不同材料在相同工艺条件下、同种材料在不同工艺条件下的断口形貌差异,以期进一步了解冲压成形破裂的机理与规律,主要研究成果如下: 　　(1)探索了基于DigitalMicrograph软件的韧窝定量分析方法,并利用此方法定量分析了不同强度钢板在单向拉伸、冲孔、扩孔、胀形工艺中破裂的断口形貌特征。　　(2)在单向拉伸试验中,DP590、DP780的断裂类型为韧窝型韧性断裂, DP980,MS1180和MS1300以韧性断裂为主,局部有解理断裂特征。随着钢板强度级别的升高,延伸率降低,塑性应变比降低,平均韧窝直径减小,韧窝密度先增大后减小。平均韧窝直径与抗拉强度间符合幂函数关系:d=10502.32σ1.21。不同拉伸方向试样的断口形貌没有本质区别,45°方向的韧窝分布比0°、90°方向更均匀。　　(3)研究了3种冲压成形工艺下破裂的断口形貌特征。冲孔工艺中,光亮带比例与抗拉强度间符合幂函数关系:f=239.9σ0.36;DP钢随着强度级别的升高,断裂带越来越平整;MS1180和MS1300的断裂带由非常细小的拉裂韧窝组成, MS1180平均韧窝直径大约1.6μm,MS1300平均韧窝直径大约1.2μm。扩孔工艺中,随着钢板强度级别的升高,扩孔率降低;DP590、DP780、DP980、MS1180、MS1300五种高强度钢板的断裂类型均为韧窝型韧性断裂,随着钢板强度级别的升高,平均韧窝直径减小,韧窝密度先增大后减小。胀形工艺中,DP780和DP980的断裂类型也属于韧窝型韧性断裂,DP780的韧窝比DP980更大更深。　　(4)总结了不同成形工艺下的宏观破裂类型和应力状态,结果表明,单向拉伸破裂类型为中间贯穿破裂,破裂时刻处于三向拉应力状态;冲孔为厚向贯穿破裂,破裂时刻受剪切应力;扩孔破裂为边缘破裂,破裂处受周向单拉应力;胀形破裂为中间破裂,破裂处受双向拉应力。　　(5)比较了DP780在不同应力状态下断口形貌的差别。结果表明,三向拉应力作用,断口形貌为均匀的等轴韧窝;剪应力作用,断裂带表面粗糙且带有锥度;周向拉应力作用,断口分布大量等轴韧窝,但韧窝深度较浅;双向等拉应力作用,断口分布大量等轴韧窝,韧窝深度比三向拉应力作用下浅,但比单向拉应力作用下要深;双向不等拉应力作用,韧窝有一定方向性。
作者：	孙莹
专业：	材料加工工程
导师：	陈军;李细锋;陈劼实
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文