鏈條聯(lián)接件的冷沖壓模具設(shè)計-級進模含NX三維及8張CAD圖

鏈條聯(lián)接件的冷沖壓模具設(shè)計-級進模含NX三維及8張CAD圖,鏈條,聯(lián)接,沖壓,模具設(shè)計,級進模含,nx,三維,cad 熱沖壓鋼的熱機械性能的調(diào)查 M. Merklein 1, J. Lechler ? 埃爾蘭根 - 紐倫堡大學， Egerlandstrasse11，91058埃爾蘭根， 德國制造技術(shù)系 摘要 熱成沖壓是一種創(chuàng)新的熱加工成形過程，它也許可以在一個步驟中實現(xiàn)熱處理和成形的有效結(jié)合。這給目前在汽車行業(yè)中應(yīng)用的幾何形狀復雜，高強度和最小的回彈組件的制造提供了一個機會。作為熱沖壓的標準物質(zhì)，quenchenable高強度鋼22MnB5被廣泛地使用。為了建立工藝的數(shù)字模型，掌握材料熱機械性能的知識是必須的。為了確定22MnB5鋼的熱機械材料特性，本文通過導電處理研究了22MnB5鋼在奧氏體狀態(tài)下的流動特性以及采用根據(jù)時間 - 溫度特性原理研究熱沖壓過程的Gleeble1500系統(tǒng)進行熱拉伸試驗。 @2006愛思唯爾B.V.保留所有權(quán)利。 關(guān)鍵詞：熱沖壓；高強度鋼;22mnB5;熱機械性能，流動行為 1、介紹 今后幾年汽車行業(yè)最重要的挑戰(zhàn)之一是在實現(xiàn)油耗在降低的同時滿足安全性能的增加。這可以初步實現(xiàn)了由白色組件通過使用更薄的材料滿足更高的強度及重量的減少。因此越來越高和超高強度鋼越來越多地使用在汽車行業(yè)，由于其成形性??能改善[1]。例如與應(yīng)用quenchenable超高強度鋼22MnB5，復雜的碰撞加固等有關(guān)組件部分，前保險杠等與最終強度約1500MPa [2]可以同時降低材料的厚度，制造。但是，使用高強度鋼通常也導致一些缺點像工具的影響，降低成形性和回彈趨勢。為了提高材料成形性，如熱沖壓過程中的quenchenables鋼已開發(fā)的技術(shù)。熱沖壓是一個非等溫金屬板材，在那里形成和淬火形成的過程，需要在一個組合的過程中一步到位。圖1為熱沖壓過程圖。作為交付22MnB5具有的抗拉強度約600MPa級鐵素體 - 珠光體組織的基礎(chǔ)材料。通過熱成型過程后，終于組件展品，強度約1500MPa馬氏體顯微組織。所需的最終高強度馬氏體組??織的一個先決條件，是空白必須第一奧氏體約5-10分鐘一爐約900-950?C。后達到均勻的奧氏體微觀空白自動轉(zhuǎn)移到水冷卻三年內(nèi)死亡秒，形成和淬火同時發(fā)生。采取的減少流動應(yīng)力由于溫度升高，從而優(yōu)勢。通過發(fā)生接觸的熱與冷?？瞻?，可實現(xiàn)高冷卻速率和非擴散馬氏體相變的發(fā)生。 有了可靠的流程建模，除了摩擦條件和機械特性如楊氏模量，泊松比等熱機械材料特性的知識，在熱成型時的溫度特性的依賴方面，過程中，是必需的。在下面的章節(jié)22MnB5的熱機械的流動性的調(diào)查結(jié)果，根據(jù)熱沖壓工藝要求 和參數(shù)的影響，將提交。由于熱拉伸試驗已進行了修改，伺服液壓機械采用Gleeble 1500測試系統(tǒng)。 圖1 直接熱沖壓工藝的示意圖 2材料和實驗程序 2.1材料的特性 在汽車行業(yè)的直接和間接的熱沖壓的quenchenable超高強度鋼22MnB5常用。本文的范圍內(nèi)與材料厚度的1.75毫米由阿塞洛產(chǎn)生的冷軋帶鋼。硼/錳微合金鋼，所以稱為USIBOR1500P，展品與鐵素體 - 珠光體組織的171 HV10的硬度，屈服強度400MPa級和拉伸強度約為600MPa級[3]。軋制方向和應(yīng)變率的依賴基體材料中的流動性方面，它應(yīng)該被稱為到Merklein等。 [4]。 [4]顯示，USIBOR1500P表現(xiàn)方面軋制方向和變形速度交付顯著沒有對flowbehavior的靈敏度。為了防止氧化和脫碳的空白，在熱處理爐轉(zhuǎn)移到模具USIBOR1500P是預涂鋁層。涂層厚度一般是23和32之間有根據(jù)供應(yīng)商提供的。為了實現(xiàn)所需的同質(zhì) 淬火前的奧氏體微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)[5]，一爐 停留時間至少3.5分鐘為1.75毫米厚空白是必不可少的。以下連續(xù)時間溫度轉(zhuǎn)變（TTT）圖 2，冷卻速率，至少27Ks-1是為避免貝氏體相變，并實現(xiàn)了全熱沖壓件的馬氏體組織所必需的。 圖2 根據(jù)Arcelor [3]的USIBOR 1500P TTT 圖表. 2.2實驗設(shè)置和程序 根據(jù)熱沖壓過程中的微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中，實際形成過程的溫度窗口限于 22MnB5奧氏體相。由于馬氏體開始溫度（MS）的約400?C和轉(zhuǎn)移依賴空氣冷卻，形成的空白，通常在850和400之間發(fā)生?C。為熱成型過程的數(shù)值模擬，確定材料的熱機械特性影響參數(shù)如溫度，加熱和冷卻速度，真應(yīng)變和應(yīng)變率的依賴的先決條件，是必不可少的。與傳統(tǒng)的機械測試系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)是難以滿足。因此，采用Gleeble1500測試系統(tǒng)已被修改，是能夠重現(xiàn)導電熱拉伸試驗USIBOR1500P的流動性為特征的熱沖壓過程中的有關(guān)工藝參數(shù)的依賴，。調(diào)整后的伺服液壓采用Gleeble1500系統(tǒng)原理圖顯示。 3。更精確的武力或脅迫的數(shù)據(jù)，分別由于在高溫下，外部的，更敏感的50千牛稱重傳感器的應(yīng)力值降低，根據(jù)自建夾緊裝置，用于接收，實現(xiàn)在本機的試驗室。為了實現(xiàn)更高的冷卻速率比27Ks-1，兩個壓縮空氣噴嘴已集成。作為這些修改熱拉伸試驗的結(jié)果與 時間 - 溫度特性，適合熱沖壓過程中，冷卻速度高達8090Ks-1就可以實現(xiàn)。測量試樣的伸長率，實現(xiàn)了使用光學變形系統(tǒng)，阿拉米斯（墨西哥灣，德國）。 在這項工作單軸，導電熱拉伸試驗已執(zhí)行 USIBOR1500P的流動性，以確定在滾動的依賴 風向，溫度（500，650，700和800?C）和應(yīng)變率（0.01，0.1和1個S-1），根據(jù)DIN EN10002第5部分指引。因此，標本已被判處以下的熱機械測試程序方面的鋼鐵供應(yīng)商的建議已測試樣品加熱到奧氏體化溫度950?CNOT速度比約6Ks-1。離開試樣在950?C的180秒，以保證一個完整的，均勻的奧氏體[5]，快速冷卻，并在800和500之間的溫度穩(wěn)定?C的五秒鐘后發(fā)生的。事后等溫條件下進行拉伸試驗。使用鎳/鉻鎳熱電偶樣品到現(xiàn)場焊接長度的一半（比較圖3），溫度測量的實現(xiàn)。變形的標本進行檢測，使用光學測量系統(tǒng)阿拉米斯。試樣的幾何形狀遵循EN482-2[6]，在變形過程中的照片已采取頻率為10赫茲的建議。對于每個調(diào)查參數(shù)已經(jīng)進行了至少5個測試運行。流量計算的曲線基本的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，已收到來自50 kN載荷細胞和阿拉米斯系統(tǒng)的，分別為。最后計算的真實應(yīng)力應(yīng)變值之后[7,8]。 圖3 修改的測試室的伺服液壓1500Gleeble機械系統(tǒng)示意草圖 3 實驗結(jié)果 3.1軋制方向在奧氏體狀態(tài)的流動性的影響 ????軋制方向22MnB5流動行為的影響被調(diào)查的在不同溫度下的奧氏體狀態(tài)，繼前一節(jié)中提到的測試路徑。對于上下測試極限溫度，500和800?，軋制方向上的流動性USIBOR 1500P的影響，代表性的圖所示。 4。測試溫度為模范流量曲線說明三個軋制方向0°，45°和90°，后冷卻速度與約80Ks-1和模范應(yīng)變率0.1 S-1的快速冷卻。此外，試驗溫度為650?C流量曲線在軋制方向的依賴。根據(jù)所有曲線顯示，該材料表現(xiàn)出的軋制方向上在奧氏體相沒有依賴。各種應(yīng)變和冷卻速率進一步的實驗證實了這一結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，進一步拉伸試驗已進行了帳戶沒有采取滾動方向。因此，同一個方向平行于軋制方向的唯一標本已被使用。 3.2在奧氏體狀態(tài)的流動性溫度的影響 ????溫度對試驗材料的流動性能的影響USIBOR 1500P已研究不同溫度和應(yīng)變率在奧氏體狀態(tài)后快速冷卻。圖5顯示溫度敏感的材料。對于500和800之間的不同溫度?C后迅速冷卻，代表真實的應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線顯示模范應(yīng)變率1個S-1。流量曲線特性表明，溫度有重大影響力上鋼quenchenable的成形行為。溫度增加導致的流動應(yīng)力顯著減少和降低加工硬化指數(shù)，在一個真實的應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線的斜率明顯減少。低應(yīng)變速率一樣，例如，0.1 S-1的材料顯示，在溫度相同的依賴，但額外的，同時發(fā)生的動態(tài)毀滅和恢復過程，在溫度高于650?C在變形（比較圖6）。這將導致鈑金增加的趨勢，表現(xiàn)出幾乎是平面的流量曲線隨著溫度的升高后的初始應(yīng)變硬化的特點。由于時間和溫度的依賴，這種效果更加明顯較高的溫度和變形速度較低。據(jù)在圖中顯示的結(jié)果。 5和6，應(yīng)變率似乎影響以及22MnB5的流動性，除了溫度升高溫度，因而被認為是表征材料的成形行為。 圖5、6 1500 P、應(yīng)變速率為1 s?1條件下溫度對流曲線USIBOR屬性的影響。 3.3 應(yīng)變率中的流動性的影響奧氏體狀態(tài) 一直依賴應(yīng)變率材料的流動行為在三個不同的應(yīng)變率0.01，0.1和1個S-1在奧氏體階段快速冷卻后，調(diào)查。模范的圖，這個影響??參數(shù)的敏感性。 7應(yīng)變硬化函數(shù)顯示在各種變形速度的依賴于溫度650?C。對于每個應(yīng)變率有代表性的流量曲線顯示。根據(jù)曲線的特征，這是明顯的應(yīng)變率有USIBOR1500P形成行為產(chǎn)生重大影響。應(yīng)變率增加導致的應(yīng)力水平，并強迫材料加工硬化的后果曲線的斜率明顯增加。進一步可以看出，測試速度下降，從而增加變形時，流量曲線表現(xiàn)出一種傾向，初始應(yīng)變硬化后達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。出現(xiàn)這種情況的應(yīng)變硬化功能幾乎漸近趨勢與方法 逐步延伸。這種效應(yīng)可以發(fā)生擴散平衡的應(yīng)變硬化[9,10]的依賴微觀復蘇的進程。對于更高的溫度高達800?C時，變形速度相媲美的材料靈敏度可檢測[4]。 圖7 USIBOR 1500 P,650?C條件下應(yīng)變速率對流動特性的影響。 4 結(jié)論 熱機械覆膜22MnB5的流動性，本文進行了調(diào)查，在熱沖壓過程的時間 - 溫度特性的依賴。從這些測試中接收的數(shù)據(jù)是必要的有關(guān)材料的成形行為在熱沖壓過程的數(shù)值模擬。在第三章顯示的結(jié)果，對于材料的流動行為的數(shù)學描述在高溫奧氏體狀態(tài)，軋制方向具有不被考慮。在對面的溫度和應(yīng)變率以及22MnB5超高強度鋼的成形行為的影響。溫度增加導致的流動應(yīng)力值顯著下降和初始應(yīng)變硬化的斜坡。對于敏感性 關(guān)于應(yīng)變率材料的成形性能，變形速度增加導致的應(yīng)力水平顯著增加和加工硬化。 5 總結(jié)和展望 在此工作的quenchenable超高強度鋼USIBOR由阿塞洛制造的1500P的熱機械的流動性進行了研究。因此，伺服液壓采用Gleeble1500系統(tǒng)進行了修改，是能夠表征22MnB5形成的行為，在奧氏體狀態(tài)的熱沖壓過程中的時間 - 溫度特性。因此導電熱拉伸試驗已進行出，像rollingdirection，溫度和應(yīng)變速率從950?C至溫測試溫度后迅速冷卻下來的影響參數(shù)的依賴。結(jié)果表明，該材料對溫度和應(yīng)變速率具有高靈敏度?？纱_定軋制方向無顯著影響。對于一個數(shù)值模型來描述材料的流動行為的產(chǎn)生，溫度和應(yīng)變率必須考慮到。在今后的工作中，將影響加熱和冷卻速度的流動特性一個數(shù)值的工藝設(shè)計可靠的材料模型方面的研究。此外，實驗解決方案，將開發(fā)用于測定根據(jù)顯著的特點斷裂準則熱沖壓過程。 鳴謝 作者感謝德國研究基金會東風集團項目的財政支持，這是東風集團成立科研單位“quenchenable鋼板材熱成形原則”的一部分。此外，作者感謝他們就免費供應(yīng)充足USIBOR1500P阿塞洛的支持。 References [1] G. Schie?l, T. Possehn, T. Heller, S. Sikora, Manufacturing a roof frame from ultra high strength steel materials by hot stamping, in: IDDRG International Deep Drawing Research Group 2004 Conference, Sindelfingen, Germany, 2004. [2] P. Hein, A global approach of the finite elemente simulation of hot stamping, in: agungsband SheMet’05, Erlangen, Germany, pp. 763–769. [3] N.N.: USIBOR 1500 precoated, Arcelor, 2003. [4] M. Merklein, J. Lechler, M. Geiger, Characterization of the flow properties of the quenchenable ultra high strength steel 22MnB5, Ann. CIRP 55 (1) (2006). [5] M. Merklein, C. Hoff, J. Lechler, Einflussgr¨o?en im Pressh¨artprozess, in: Tagungsband 4. Chemnitzer Karosseriekolloquium, Chemnitz, Germany, 2005, pp. 137–153. [6] Europ¨aische Norm EN485-2. [7] S. Novotny, Innenhochdruck-Umformen bei erh¨ohter Temperatur, PhD dissertation, University of Erlangen-Nuremberg, 2003. [8] H. Hoffmann, Chr. Vogl, Determination of true stress–strain-curves and anisotropy in tensile test with optical deformation measurement, Ann. Cirp 52 (1) (2003) 217–220. [9] G. Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer, Berlin, 1998. [10] M. Eriksson, M. Oldenburg, M.C. Somani, L.P. Karjalanien, Testing and evaluation of material data for analysis forming and hardening of boronsteel components, Simul. Mater. Sci. Eng. 10 (2002) 277–294.