[发明专利]一种热轧高强钢板成形极限图的计算方法

说明书

本发明涉及一种热轧高强钢板成形极限图的计算方法，包括如下步骤：(1)沿着热轧高强钢板轧制方向，采用单向拉伸试验获得至少0°、45°和90°三个方向的屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率以及屈服后的应力应变曲线；(2)采用板成形试验机实测一系列典型强度等级及厚度的钢板FLD₀；(3)通过单向拉伸数据与实测FLD₀之间进行回归建立FLD₀的计算公式；(4)根据获得的至少三个方向的单向拉伸数据确定材料适用的各向异性屈服准则；(5)采用Swift硬化方程拟合所测材料的硬化曲线；(6)采用MK模型计算该材料的初始极限主次应变值，并结合计算的FLD₀对极限应变值进行修正，获得最终热轧高强钢板的成形极限图。

技术领域

本发明涉及一种计算方法，具体涉及一种热轧高强钢板成形极限图的计算方法，属于钢板成形极限图的构建方法技术领域。

背景技术

汽车轻量化，主要措施是材料轻量化和结构轻量化。材料以热带冷、高强减薄都是必然趋势。热轧高强钢是汽车底盘件的最主要原料，承担着安全、承载性能，随着强度提高，相应材料的塑性下降，而零件复杂程度未降低，因此材料成形问题越来越突出。成形极限图(FLD)广泛应用于板成形加工领域，配合有限元分析软件，可为零件可成形性分析及模具设计提供高效的评价依据，目前在薄板成形领域的应用已经非常普遍。成形极限图的提出，推动了板材性能、成形性能、成形工艺和质量控制的协调发展，是成形科学中重要的一步。

FLD的获得一种是根据成形实验测试标准GBT 15825.8进行实验测试，在板料上印制小圆网格的方法来进行材料成形实验，然而存在的问题是实验量大、效率低，且测试结果仅能代表所测试样，热轧钢板的特征就是材料性能波动较大；一种是采用经验或理论计算模型，其中冷轧薄板领域已经开发了相当多的数学模型，但由于热轧钢板与冷轧薄板的组织性能差异，薄板理论公式不适用于热轧钢板，当前热轧钢板使用最多的是Keeler经验公式，然而实验证明Keeler公式的偏差比较大，尤其是在双拉区高估了材料成形能力；还有一种是采用有限元模拟的方式进行成形极限计算，但是有限元分析受材料模型的影响非常大，且有限元模型的假设比较理想化，对于实物材料的表面状态、损伤等难以考虑的非常精确，导致有限元分析的计算精度有限，这也是当前数值模拟亟需提高的部分。

热轧高强钢由于其成分设计和微观组织特点，随着材料强度的提高和塑性的降低，其成形极限图FLD的应变水平总体呈逐渐降低态势。准确的热轧高强钢FLD可在钢板开发阶段为钢板成分组织设计和冶金制造工艺优化提供评价依据，在零件可制造性阶段提供合理选材和冲压工艺设计及模具设计优化的依据，在零件批量生产阶段可为制造标准制订提供零件工艺公差范围，有效改善钢板到零件全流程的设计和可制造、可加工性。

中国专利公开号CN 101599094A的专利文件公布了一种建立相变诱发塑性钢板成形极限图的模型方法，具体步骤是：(1)测定TRIP钢板的厚度和应变硬化指数；(2)计算平面应变状态下相变诱发塑性钢板的极限应变值；(3)建立应变坐标系，将数据合成在坐标系上，建立该相变诱发塑性钢板的成形极限图。该发明的FLD₀依赖于实际的板成形实验测定，不同规格和状态下需要每次进行FLD₀的测试。FLD左侧认定为沿45°一条直线，FLD右侧则基于胀形区宽度方向应变与厚向应变的比恒定建立了一个主次应变关系式，并采用实验数据回归了一条近似线性的方程式。从该发明的实施例可见，冷轧TRIP钢板成形的双拉区实验数据比较符合该预测曲线。但是，显然不满足热轧高强钢的双拉区的极限应变值非线性和往右下倾斜的特点。