2000 MPa热成形车门防撞梁开发与性能研究

为了满足纯电动汽车车身的轻量化需求,采用新型2 000 MPa热成形钢替代传统22Mn B5进行车门防撞梁的轻量化设计。为验证2 000 MPa热成形车门防撞梁的应用可行性,采用LS-DYNA软件对整车进行侧面碰撞仿真分析,结果显示碰撞侵入量、侵入速度和关键零部件的塑性应变均符合设计要求。经热冲压仿真分析,2 000 MPa热成形车门防撞梁符合工艺要求,软模和硬模阶段研究了不同的加热设备和工艺参数对2 000 MPa热成形车门防撞梁组织和拉伸力学性能的影响,结果显示加热温度930℃,保温时间300 s和330 s,转移时间约12 s,可实现热成形后的抗拉强度≥2 000 MPa的性能目标。将前后车门防撞梁分别置于万能试验机上进行零件三点弯曲性能检测,结果显示前车门防撞梁三点弯峰值力大于25 k N,后车门防撞梁三点弯峰值力大于29 k N,远高于10.01 k N的设计目标值。经过2 000 MPa热成形车门防撞梁和车门内板的点焊工艺参数优化和连接设计优化,满足了前后车门系统的开闭耐久性能要求。在保证整车侧碰安全性能的情况下,2 000 MPa热成形车门防撞梁比采用传统22Mn B5质量减轻11.7%,实现显著的轻量化效果。     

基于汽车安全的热冲压成形技术优化

研究了铌微合金化的热成形钢及其构件的性能,论述了钢材弯曲吸能性能与汽车被动安全的关系,并引入能够满足汽车碰撞综合要求的新的热成形钢的合金成分设计,新成分设计的关键是用Nb微合金化技术细化热成形钢的马氏体组织,或者Nb微合金化的同时去除传统热成形钢中的B元素和Ti元素。结果表明,采用新技术可以大幅度提高热成形钢及其构件的弯曲角和冲及吸能值,并可以有效避免氢致延迟断裂。     

基于1800 MPa级热成形钢的车门防撞梁轻量化设计分析

使用1 800 MPa级热成形钢代替1 500 MPa级热成形钢,通过减薄料厚对车门防撞梁进行轻量化设计。在1 500 MPa级车门防撞梁的生产模具上进行相同厚度的1 800 MPa级车门防撞梁的试制,通过三点弯曲试验进行零件抗弯曲性能评价。根据试验条件及试验数据建立仿真分析模型并进行材料卡标定。根据公式对车门防撞梁进行减薄设计,对减薄的方案进行三点弯曲仿真分析,仿真分析结果与1 500 MPa级的基础方案的三点弯曲试验结果进行对比,得出减薄方案的抗弯曲性能与基础方案相当。通过搭载整车的侧面碰撞仿真分析,进一步验证了轻量化方案的可行性。1 800 MPa级热成形钢用于车门防撞梁的设计可实现12.5%的轻量化效果。     

铌微合金化热成形钢的最新进展

结合作者的近期研究结果以及业界同行的研究,从乘用车和商用车应用两个角度,对1 500～2 000 MPa铌微合金化的热成形钢开发及性能研究进展进行了总结分析,发现当Nb含量(质量分数)0.03%时,钢材晶粒细化显著,晶粒尺寸可以达到传统热成形钢晶粒尺寸的1/3～2/3,甚至更小;在传统的热成形钢中添加Nb或者复合添加后,纳米析出相尺度主要为1～30 nm,而且平均尺度在10 nm左右。铌微合金化通过抑制了氢脆的4个触发条件,进而有效降低热成形钢及零部件的氢脆风险。铌微合金化使热成形钢的尖角冷弯角度提高了10%～15%,可以使零件断裂指数提高45%～80%,铌微合金化热成形钢在应力三轴度(-0.6～0.4)状态下临界断裂应变更高,提高热冲压成形零件的抗碰撞断裂能力。铌微合金化热成形钢在乘用车和商用车上的应用可以有效减低减轻质量,实现轻量化,并提高安全性能。     

超高强度钢车门防撞梁冷冲压数值模拟研究

车门防撞梁是提高轿车侧碰撞安全性的关键部件,安全性高的轿车都采用超高强度钢板制造防撞梁,但超高强度钢板成形困难。本文使用Pam-Stamp 2G软件对材料为DP600超高强度钢的某乘用车车门防撞梁冷冲压成形工艺进行了模拟研究,探讨了凹模圆角、压边力和板料形状等对成形缺陷和回弹的影响,为同类相关高强度钢汽车件的生产起到了指导作用。     

车门防撞梁选型策略研究

为提高汽车侧面碰撞的耐撞性,以车门防撞梁为研究对象,基于三点弯曲试验搭建有限元模型,对比4种防撞梁的仿真结果。综合考虑质量、材料、结构以及成本因素,分析各防撞梁的吸能特性和抗弯能力,为今后车门防撞梁的选型提供可借鉴的方法。研究结果表明:同种材料的防撞梁,随着厚度的增加,性能越好;热成型钢与冷成型超高强钢性能差距不大,但成本相对较高; W型防撞梁的抗弯性能优于管状防撞梁。     

车门防撞梁的热冲压试验研究

在热冲压成形工艺分析的基础上,利用具有自主知识产权的薄板热成形马氏体钢中试线,以自主开发的热冲压后强度级别分别为1.5 GPa、1.7 GPa、1.9 GPa、2.2 GPa的热成形马氏体钢板为原料,设计制造热冲压模具,进行了小批量热冲压零件制备.通过调节各工艺参数优化热冲压工艺,成功试制出满足汽车用户要求的热冲压车门...     

轿车车门侧面碰撞安全性结构改进

针对某型轿车白车身前车门侧面碰撞安全性差,可变形吸能区短的特点,利用加装防撞横梁和改进横梁材料的方法对车门进行改进.数值计算表明,改进后的结构提高了车门的侧面耐撞性,保证了司乘人员的安全.在车门中加装防撞杆可以有效提高车门侧面碰撞性能,将防撞杆的材料由普通钢改为高强钢,可进一步提高车门抗撞性,为今后开展汽车的侧面碰撞研究提供了借鉴方法.     

微合金化1800 MPa热成形钢的成分设计及强韧性研究

利用热力学计算软件Thermo-Calc对Nb、Ti含量变化对其碳氮化物析出的影响规律进行计算，确定了1 800 MPa热成形钢的成分。对该热成形钢的平衡相图、主要析出相的析出温度、特定相中元素含量随温度的变化、析出相的长大行为进行了计算，得到了该材料的主要相组成和相变特征基础数据。对微合金1 800 MPa热成形钢的力学性能和三点弯曲性能进行了检测，结果表明其具有良好的强韧性。利用电子背散射衍射技术（EBSD）对热成形钢淬火后的组织进行了表征，结果表明细小的奥氏体晶粒和细小的马氏体块（Block）是1 800 MPa热成形钢具有高强韧性的主要原因。最后采用充氢+慢拉伸的方法检测了热成形钢的延迟断裂敏感性，表明在充氢时间小于2 h的条件下，热成形钢具有优异的延迟断裂敏感性。     

热成形钢及热冲压零件的氢致延迟断裂

超高强度钢的开发和应用是汽车轻量化和提高安全性的重要途径,1 500 MPa及更高强度的高性能热成形钢的开发和应用是关键,超高强度热成形钢及热冲压零件的氢脆风险必须要重视并且避免。介绍了氢脆现象的发现、氢脆的概念、氢脆的机理,并试图用氢致局部塑性增加及晶界脱聚相结合的机制来解释热成形钢的氢脆开裂现象,进而综述了抑制氢脆的方法和采用铌微合金化抑制氢脆的试验结果,并根据氢增强局部塑形(HELP)和氢强化脱聚效应(HEDE)的耦合氢致延迟断裂机制说明了铌微合金化提升氢致延迟断裂抗力的原因。     

基于25%偏置碰撞工况下2000 MPa级热气胀成形A柱的轻量化研究

基于正面25%偏置碰撞工况，通过建立数学模型进行仿真分析，以2 000 MPa级热成形钢替代A柱1 500 MPa级热成形钢，对于材料结构成形方式以热气胀成形方式替代传统热成形方式，在某车型A柱结构上实现了轻量化设计。通过小偏置碰撞性能模拟分析，得出A柱使用2 000 MPa级热成形钢方案满足性能要求；通过成本对比分析，由于零件数量的减少，A柱使用2 000 MPa级热气胀成形整体方案的单车成本及零件质量均有下降。分析结果表明，基于2 000 MPa级热气胀的A柱轻量化设计方案具有可行性，可实现单车成本降低10.51元，与原A柱相比质量降低27.5%，具有良好的经济效益及轻量化效果，同时应用热气胀成形方法减小了A柱腔体截面，使A柱障碍角减小22.2%，有效改善了A柱视野盲区。     

汽车车门防撞梁开发综述

通过对国内外目前汽车车门防撞梁开发的比较分析，分别介绍了铝合金、CFRP/AL、超高强钢等3种材料的车门防撞梁的结构及其制造方法。针对国内普遍采用的感应淬火车门防撞粱，提出了对车门防撞梁的原材料、机械性能以及零部件试验要求。     

Nb-Ti微合金化汽车用钢QStE340～460TM的开发研究

基于对珠钢EAF-CSP流程Nb微合金化技术的系统研究，有效地解决了混晶问题，并利用Nb-Ti复合微合金化技术成功地开发了汽车用钢QStE340～460TM。分析结果表明，开发的含Nb-Ti钢带具有优异的韧性、冷成形性能和良好的焊接性能，完全满足汽车、半挂车用钢的要求。     

汽车车门防撞梁开发综述

通过对国内外目前汽车车门防撞梁开发的比较分析,分别介绍了铝合金、CFRP/AL、超高强钢等3种材料的车门防撞梁的结构及其制造方法.针对国内普遍采用的感应淬火车门防撞梁,提出了对车门防撞梁的原材料、机械性能以及零部件试验要求.     

热成型前防撞梁防断裂优化设计

针对焊接对热成型前防撞梁碰撞性能影响进行了详细分析,并针对焊缝结构进行了布置优化。结果表明热成型焊接热影响区母材脆化,抗拉强度下降40%,导致ODB偏置碰撞时防撞梁横梁在焊缝处断裂,优化焊缝布置结构,减小焊缝长度可有效防止防撞梁横梁断裂。     

Nb-Ti微合金化汽车用钢QStE340～46T0M的开发研究

基于对珠钢EAF-CSP流程Nb微合金化技术的系统研究,有效地解决了混晶问题,并利用Nb-Ti复合微合金化技术成功地开发了汽车用钢QStE340～460TM。分析结果表明,开发的含Nb-Ti钢带具有优异的韧性、冷成形性能和良好的焊接性能,完全满足汽车、半挂车用钢的要求。     

轻型客车车门防撞梁用超高强度钢管

车门防撞梁可以减少侧面碰撞时对乘员的伤害,在被动安全中发挥着重要的作用。轻型客车车门防撞梁一般采用圆形直缝焊接钢管。本文结合轻型客车车门防撞梁的开发,介绍了管形防撞梁的用材,重点介绍了22MnB5超高强度钢管在轻型客车车门防撞梁上的应用,内容包括22MnB5管形防撞梁的化学成分特点、力学性能和金相组织,以及管形防撞梁的制造工艺和性能要求。     

薄铝硅镀层热成形钢应用技术研究

新型的薄铝硅镀层热成形钢在抗拉强度、屈服强度以及伸长率不变的情况提升了折弯角性能，在汽车应用中具有一定优势。对1 500 MPa薄铝硅镀层热成形钢进行了应用性能研究，包括成形性能、焊接性能、腐蚀性能、胶粘性能。结果显示，减薄铝硅镀层对成形性没有影响，提升了材料的焊接性能，腐蚀性能有所下降，但是总体满足设计要求，胶粘性能也无明显变化。因此，可以推进薄铝硅镀层热成形钢在车身上的批量应用。     

先进高强度钢在汽车防撞系统中的应用

采用有限元方法对某车型前端防撞系统进行低速碰撞仿真,比较防撞梁在不同材料强度和厚度情况下防撞系统总成的质量与防撞性能,并对先进高强度钢（AHSS）的特有加工工艺进行了简要阐述。     

基于轻量化的超高强钢辊压前防撞梁碰撞性能实验研究

参考C-NCAP2012版管理规则,建立了前防撞梁正碰性能评价实验模型。对采用不同强度、不同厚度规格的辊压超高强钢前防撞梁,完成了正碰对比实验,研究了材料强度、厚度对前防撞梁零件碰撞性能的影响。实验结果表明,对同一强度材料,随着厚度的增加,加速度峰值及变形量减小;对于同一厚度,随着强度的增大,加速度峰值及变形量也减小。同时,实验证明对于同一截面的前防撞梁零件,通过采用强度更高的材料,可以在实现轻量化的效果下,获得接近或者相当的碰撞性能,为前防撞梁零件设计与新车型零件选材提供了参考。