汽车新材料带来新挑战（图）超高强度钢冲压工艺及仿真技术的应用
20071109来源《现代零部件》关键词机械零部件
近年来由于环保意识的加强和汽车安全性要求的日益提高，世界各国对汽车安全和环保法规的控制越来越严格。各大汽车公司纷纷通过汽车轻量化技术减少燃油消耗、降低发动机的废气排放。为使汽车轻量化后仍能满足碰撞安全性能，各大汽车公司在优化汽车框架和结构的同时，已把工作重点转向新材料新工艺的应用。先进高强度钢AHSS和超高强度钢UHSS越来越得到重视，并大量应用于车身制造。以美国通用公司为例，15年前其车身材料78采用低碳钢，高强度钢的使用很有限。到2004年高强度钢的使用率大幅度上升，低碳钢的使用率已减少至40，已开始采用AHSSUHSS，其使用率达到12。2006年AHSSUHSS的使用率增至18。和普通高强度钢相比，AHSSUHSS在冲压过程中不仅会造成较大的弯曲回弹和扭曲变形，而且还会产生严重的侧壁卷曲SidewallCurl，如图1所示。这将严重影响冲压件的形状尺寸精度和整车装配。AHSSUHSS的回弹控制对当今冲压成形工艺提出了新的挑战，成为汽车制造行业和学术界正在研究的一大热门课题。
图1DP600和HSLA450冲压件的回弹差异
fAHSSUHSS冷冲压工艺及仿真技术的应用1产品设计中的回弹控制众所周知，小弯曲半径的设计可使材料应力进入深度屈服，有助于降低回弹。但由于AHSSUHSS材料抗拉弯性能较差，为避免冲压过程中的开裂问题，其弯曲半径和板材厚度的比值必须加以控制。AHSSUHSS材料抗拉弯性能的试验及失效准则的研究尚处于研发阶段。目前从几何形状来考虑，在局部采用加强结构如图2的局部凹形或阶梯形状是一种有效控制回弹的方法。相关试验证明图3所示的侧壁加强肋可减少翼子板上边梁DP60090以上的回弹量。
图2DP600和HSLA450冲压件的回弹差异
图3具有侧壁加强肋的翼子板上边梁2冲压工艺中的回弹控制合理的冲压工艺能够改善板料的应力状态以达到减少回弹的目的。当前普遍采用以下两种方法：过拉伸法和变压边力法。（1）过拉伸法过拉伸法PostStretch是利用活动的拉伸肋或阶梯形状等工艺补充在冲压趋近完成的最后阶段使板料得到充分拉延从而减小回弹和侧壁卷曲。图4充分证明了该工艺的有效性。
f图４
过拉伸发工艺与常规拉延工艺冲压件回弹的比较
（2）变压边力法压边力是控制板料流动的主要工艺参数之一。变压边力法VBF即在冲压开始时采用低压边力来允许板料流动避免板料开裂，但在冲压趋近完成的最后阶段迅速提升压边力使板r