基于轻量化评估的高性能汽车钢冲压件技术研究
本文选题:轻量化评估 切入点:减重系数 出处:《钢铁研究总院》2017年博士论文
【摘要】:为获得高性价比的设计-材料-制造方案,有必要开展轻量化评估方法和模型的研究。轻量化高性能汽车钢冲压件的首要设计准则为优先选择比强度大的钢板。分别以高强汽车钢板的屈服强度和抗拉强度值为变量,通过非线性拟合获得关于减重系数r的指数函数r=r0+Ae-kR。减重系数值越大,轻量化效果越明显。性能权重法可将对性能的定性评估定量化。通过引入性能权重因子将某些定性的性能评价指标转换成定量的比较值。建立由于强度提高引起的针对减重、成本和环境影响指标的轻量化评估模型。基于屈服强度的轻量化评估和应力分析,确定以中锰第三代汽车钢TG750替代380L钢元宝梁的轻量化方案。轻量化后的元宝梁形状不变,厚度减薄1mm,减重约16.7%。成功开发强塑积高达29.5GPa%的TG750热轧钢板。TG750钢的高强高塑性,提高了钢板成形性能,有效避免成形边部开裂。随着强度的提高,需重视TG750钢的耐延迟断裂性能和疲劳性能。台架试验后元宝梁与连接处完好,验证轻量化方案取得较好效果。热成形防撞梁随抗拉强度的提高引起减重系数相应增加。1500、1700、2000和2200MPa四个强度级别热成形件的减重系数为037~0.73。研究关键热成形工艺并开展模具优化设计。热成形件性能评估表明,随着强度的提高,防撞梁静压最大抗力增加,焊接性能均满足要求,耐延迟断裂和疲劳性能降低。分析了 0.1C-5Mn温成形B柱的原料钢板和成形工艺特性。设计优化温成形工艺和模具结构。在热成形产线上开展温成形件试制。相对于冷冲压B柱,热成形和温成形B柱制造成本略有增加,但在提高性能、减重和降低碳排放方面效果显著。在同等减重效果下,温成形件的性能、制造成本和能耗则优于热成形件。按照性能权重法,考虑侵入量、吸能、冲击面反作用力和安全性等性能指标的权重因子。为获得高性价比热成形防撞梁,确定定制热成形A1700防撞梁的轻量化设计制造方案。成功制备组织和性能与设计值相当的定制热成形件。
[Abstract]:To achieve cost-effective design-material-manufacturing schemes, It is necessary to study the method and model of lightweight evaluation. The primary design criterion of lightweight high performance automotive steel stamping parts is the first choice of steel plate with high specific strength. The yield strength and tensile strength of high strength automobile steel plate are taken as variables, respectively. The exponential function r=r0 Ae-kR for weight loss coefficient r is obtained by nonlinear fitting. The larger the weight loss coefficient is, the greater the weight loss coefficient is. The lighter the effect is, the more obvious the effect is. The performance weight method can quantify the qualitative evaluation of the performance. By introducing the performance weight factor, some qualitative performance evaluation indexes can be converted into quantitative comparative values. The lightweight evaluation model of cost and environmental impact index. Based on the light weight assessment and stress analysis of yield strength, the lightweight scheme of replacing 380L steel Yuanbao beam with middle manganese third generation automobile steel TG750 was determined. The thickness is reduced by 1 mm, and the weight loss is about 16.70.The high strength and high plasticity of TG750 hot-rolled steel plate .TG750 with a strong plastic product of up to 29.5 GPA% has been developed successfully, which improves the formability of the steel plate and effectively avoids forming edge cracking. With the increase of strength, Attention should be paid to the delayed fracture and fatigue properties of TG750 steel. The weight reduction coefficient of hot-formed anti-collision beam increased correspondingly with the increase of tensile strength. The weight reduction coefficient of the four grade hot forming parts of 2200MPa and 1500TZ was 0.370.73. the key hot forming process was studied and developed. Die optimization. Performance evaluation of hot forming parts shows that, With the increase of strength, the maximum static pressure resistance of the anti-collision beam increases, and the welding properties meet the requirements. The properties of raw material steel plate and forming process of 0.1C-5Mn warm forming B column were analyzed. The optimization of warm forming process and die structure was designed. The warm forming parts were manufactured on the hot forming production line. Compared with cold stamping B column, The manufacturing cost of hot forming and warm forming B columns is slightly increased, but the effect is significant in improving performance, reducing weight and reducing carbon emissions. The manufacturing cost and energy consumption are superior to those of hot forming parts. According to the performance weight method, the weight factors of the performance indexes, such as invasion, energy absorption, impact surface reaction force and safety, are taken into account. In order to obtain high performance-price ratio hot forming anti-collision beam, The light weight design and manufacture scheme of customized hot-formed A1700 anti-collision beam was determined.
【学位授予单位】:钢铁研究总院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG386
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,本文编号:1682924
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