autoform变强度及变厚度零件热成形分析

2017-06-09 by:CAE仿真在线来源:互联网

摘要:本文以乘用车中立柱(B-Pillar)为案例,阐述了变厚度和变强度零件的概念。利用AutoformR6建立有限元模型进行CAE热成形分析。从分析结果可以看出该类型零件可以在满足车身强度的前提下,减轻了一定的车身重量。

关键词:变厚度变强度 CAE 热成型

前言

鉴于汽车的轻量化,安全化和抗冲击性能,对于高强度汽车机构钢板的需求日益明显。自从2000年起,更多的热冲压零部件被用于汽车上,并且年生产量在2007年已达到1亿多件。热冲压件在汽车工业的应用比如说汽车底盘,像A柱,B柱,保险杠,车顶纵梁等零件。常见的热冲压类型主要是等厚度、等强度的直接热冲压成型,成型后零件的厚度是均与的,零件的强度也是均与的,内部是均匀的马氏体分析。变厚度(TRB零件)根据强度要求,零件的厚度是连续变化的,变强度零件根据碰撞的需求,零件局部是强度高、局部强度低的,也就是由软硬分区的。

一:产品要求

如图1所示,零件的材质为22MnB5,要求采用热成型工艺

零件的厚度分布从左到右T1=1.2,T3=1.4,T5=2.0,T7=1.4,T9=1.2,T2\T4\T6\T8为零件的厚度过度区域。

零件的强度分布要求,A1区域为硬度要求低区域,热成型后要求硬度在小于280HV,抗拉强度小于850MPa;A2区域为硬度要求高区域,热成型后要求硬度大于450HV,抗拉强度大于1400MPa。过度区域为60mm。

Fig.1 零件厚度及强度分布图

二:变厚度及变强度零件分析

1、变厚度

与传统板材相比,TRB板料可以根据车身强度要求,将零件的厚度设计成连续变截面,强度要求高的区域厚度大,强度要求低的厚底小。例如中立柱,中间区域是要考虑侧面碰撞要求的,所以零件中间厚度大,往大头和小头方向厚度逐渐变小。

TRB生产工艺是通过控制轧机轧辊之间的间隙,来实现板料厚度的连续变化。

2、变强度

变强度的是指同一个零件中,两个或多个区域的的产品机械性能不同,硬度和强度不同。以中立柱为例,在考虑碰撞强度的前提下,需要可以在碰撞的时候局部有吸收碰撞能量,所以上半部零件的硬度高,下部主要是座椅以下,硬度要求低。

硬度要求高的区域热成型之后金相分布是均匀的马氏体,硬度低的区域热成型之后金相组织是贝氏体和残余奥氏体分布。根据CCT曲线知道要得到均与的马氏体,冷却速率需要大于30°C/S,得到贝氏体和残余奥氏体,冷却速率10°C/S。因此硬度高的区域需要通冷却水进行冷却,硬度低的区域需要控制零件与工具之间的温差及间隙。