基本介紹
拉延性能對汽車覆蓋件成型工藝具有重要影響，快速、準確地測量冷軋薄鋼板成型性能是對覆蓋件成型工藝進行質量控制的前提條件。目前，在汽車工業生產中，鋁板材以及HSIA鋼材用於車身零件加工的比例日增。原因是使用這些材料，可以降低車身零件的重量。而輕量化恰恰是汽車生產的發展趨勢之一。汽車生產的另一發展趨勢是焊接板坯的大量使用。這類板坯是由不同厚度、不同表面狀況以及不同硬度的板坯片段焊接而成的，這種坯料的套用大大節省了原材料，但同時也帶來加工上的若干問題 。
特點
普通材料試驗機的板材成型性能測試專項功能技術升級方案，研製了汽車覆蓋件用冷軋薄鋼板拉延成型性能微機測試本發明提出了一種可拉延並具有優異定型性能的高強度薄鋼板及其生產方法。可拉延並具有優異定型性能的高強度薄鋼板，其特徵是：在位於鋼板厚度中心的取向組，系中的X射線強度相對於隨機X射線衍射強度的平均比率是2或更高，而且三個取向組分中的X射線強度相對於隨機X射線衍射強度的平均比率是4或更小；至少一個表面的粗糙度的算術平均值Ra為1到3.5μm；鋼板的表面覆蓋具有潤滑作用的組合物；在0到200℃下鋼板表面的摩擦係數是0.05到0.2。此外，本發明是上述鋼板的生產方法，其特徵是：在轉變溫度+100℃或更低的溫度範圍內，以25%或更高的總縮減率對含有本發明指定的化學組成的鋼板進行軋制。
影響
改善金屬流動對拉延性能的影響
影響拉延成形最重要的因素就是變形金屬向凹模流動的控制。由於焊接板坯大都由不同厚度的板料片段拼成，故而在成形時，不同厚度的各個部分，向凹模流動的速度並不相同。這便使生產過程難以按預期進行，使製成品質量下降，甚至產生廢品。為此，應控制金屬向凹模孔的流動速度，以使製成品不產生起皺和破裂。
(1)首先從最佳化坯料的形狀和尺寸入手。比如拉延大尺寸的板坯，其所受的摩擦力會更大一些，金屬流動阻力也相應增大，所以合理設計坯料的形狀和尺寸，可以達到控制金屬流動的目的。
(2)改善潤滑條件和選擇合適的潤滑油，可以改善摩擦條件，進而減小流動阻力，以利於成形。
(3)模具上設定拉延筋和鎖定筋。拉延筋可以產生摩擦力和彎曲力，能夠控制金屬的局部流動速度，使之放慢。密西根技術大學的Weinm教授等人正致力於高度可調拉延筋的研究。鎖定筋的作用與拉延筋不同，它可使壓邊圈之下、鎖定筋之上的金屬完全停止流動。
(4)板料拉延成形中，隨衝壓深度的增加實時控制並調節壓邊力(BHF)不僅可以合理控制金屬流動得到壁厚均勻的製成品，還可以充分利用材料的拉延潛力，得到更大的極限拉延比(LDR)。BHF的實時控制可以建立在現有設備的技術改造基礎之上，主要思路是對毛坯上的正壓力進行監控，使BHF隨漸增的衝程沿預設最佳化控制曲線施加於坯料之上。
(5)由於組成焊接坯料的各個片段的厚度、表面狀況及硬度上的這種差異，最終會體現在壓邊圈(BH)結構的彈性變形上，使衝壓力及壓邊力偏斜，使BHP分布不均，造成製成品缺陷。所以，研究壓邊圈彈性形變，研究這種形變對板料拉延成形質量的影響，對實際工業生產有重要意義 。
壓邊圈形變對板料拉延性能的影響
為解決拉延過程中失穩問題，需要在模具上安裝壓邊裝置。通常壓邊裝置有兩種:剛性壓邊裝置和彈性壓邊裝置。其中彈性壓邊裝置最常見的是橡膠、彈簧和氣墊。前兩種由於壓邊力隨壓力機行程變化而變化，對於拉延較深的製件不利。而使用氣墊雖然使壓邊力隨壓力機行程變化很小，但一般小型壓力機都不加裝，其結構又比較複雜，還需要附設氣源等，故而套用同樣受限制。利用液壓機的頂出機構進行壓邊的方法目前套用廣泛。文獻把所在工廠的本來只用作頂出機構的頂出缸稍加改進用於壓邊，並根據拉延件的變形情況，通過機構中的溢流閥做簡單調節，可以尋找到一最佳工作點。
在大多數拉延過程的研究中，一般假設壓邊圈為剛性，且在成形中產生的形變極小，可以忽略。俄亥俄州立大學的ERC/NSM為深入研究壓邊圈彈性形變，對專用焊接坯料做了大量的拉延成形實驗得出結論說:在實際生產中，壓邊圈與毛坯的接觸，隨毛坯厚度的變化而有所不同，壓邊圈只作用在毛坯的最高點，壓力也只施加在這些點上。實驗結果顯示:在板料的拉延成形過程中，即便是再厚的壓邊圈，在成形中的實際表現也並非如假定的那樣是剛性的。實驗用的壓邊圈被分成兩個部分，以便與一邊厚一邊薄的坯料相對應。由壓力感測器測出的一邊厚一邊薄的焊接坯料上，兩個不同區域所受BHF不同，薄邊處BHF大，厚邊的BHF小，故而證明了BH在加工過程中有不可忽略的彈性形變，不應被視為剛性體。俄亥俄州立大學又用有限元模擬軟體PAM-STAMP找出接觸區域和接觸力，並與實驗結果相比較。FEM模擬時未考慮模具偏斜，彈性壓邊圈上邊是假定剛性的毛坯，所以接觸區域大小的變化只同BH的彈性偏斜形變有關。總之，研究表明非一致厚度的毛坯被加工時與壓邊裝置接觸不夠密切，故而BH的一點小變形都將導致壓邊力分布的巨變。若要用彈性理論及FEM模擬計算以期得到合理的成形預測時，應充分考慮BH的彈性形變，否則結論將與實際相差甚遠。
壓邊圈彈性形變對拉延有負面影響，因形變而偏斜的BH會影響壓邊力壓強的分布。同時，由此也可以啟發我們，構思一種彈性可變形壓邊圈結構，以補償因焊接毛坯非對稱性為加工帶來的偏差。可以想像彈性可變形壓邊圈能夠使自己適應拉延工件的條件變化，進而得到一致的凸緣區域壓邊力壓強分布。從而也就得到了凸凹模間金屬材料的一致流動，並最終達到保證工件質量的目的。Doege E和Stock G曾經成功地套用橡膠彈性BH來把平面板坯拉延成方盒件。他們總結了這種彈性可變形壓邊圈結構的幾個優點是:起皺現象減少了;局部壓邊力壓強降低;簡化模具試模程式以及生產工藝過程的柔性增加 。
總結
壓邊力(BHF)的實時控制已成為板料成形研究領域中的熱點，把壓邊圈結構和控制研究同壓邊力控制研究相結合，對板料成形進行最佳化控制，必然是金屬塑性成形領域的重要研究方向 。
