采用不同鋼種熱沖壓件的汽車(chē)側(cè)面碰撞特性研究

采用不同鋼種熱沖壓件的汽車(chē)側(cè)面碰撞特性研究

超高強(qiáng)度鋼在實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的同時(shí)，還能提高汽車(chē)的安全性。由于超高強(qiáng)度鋼在常溫下的成形能力較差，因此傳統(tǒng)冷沖壓過(guò)程容易造成沖壓件的開(kāi)裂、回彈。對(duì)此，開(kāi)發(fā)出了熱沖壓工藝，以解決冷沖壓過(guò)程存在的問(wèn)題。目前，主要的熱沖壓鋼種是碳含量為0.22%的22MnB5硼鋼，該鋼種具有良好的綜合力學(xué)性能。但是，汽車(chē)不同結(jié)構(gòu)所需的力學(xué)性能不同，因而需要對(duì)其它鋼種的力學(xué)性能進(jìn)行研究。

通過(guò)試驗(yàn)分析了市場(chǎng)上常見(jiàn)的10種不同超高強(qiáng)度鋼。10種鋼材中，4種為碳含量為0.15%、0.25%、0.29%、0.38%的15MnB5、25MnB5、29MnB5、38MnB5；3種為在22MnB5硼鋼中加入微量鉬、釩、鎳的22MnB5-Mo、22MnB5-V和22MnB5-Ni；另外3種為10MnCr5、13MnCr5和15MnCr5鉻鋼。分別在試驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)這10種鋼材進(jìn)行熱沖壓處理，得到10種試樣。對(duì)10種試樣先后進(jìn)行顯微鏡觀察表面微觀結(jié)構(gòu)、X射線衍射、能量色散X射線光譜分析、表面硬度測(cè)量，并對(duì)試樣進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：38MnB5具有最高的拉伸強(qiáng)度，但伸長(zhǎng)率最低；而15MnCr5具有最低的拉伸強(qiáng)度，但伸長(zhǎng)率最高。

利用有限元軟件分析了10種鋼材的碰撞能量吸收能力。分析時(shí)，首先建立整車(chē)模型，然后根據(jù)新車(chē)碰撞測(cè)試（NCAP）中規(guī)定的側(cè)面碰撞測(cè)試程序進(jìn)行仿真。設(shè)置寬度1.5m、高1m移動(dòng)障礙物以50km/h的速度側(cè)面碰撞整車(chē)，仿真不同鋼種制造的B柱加強(qiáng)件的變形和碰撞能量吸收。仿真結(jié)果表明：38MnB5硼鋼表現(xiàn)出最為優(yōu)異的抗侵入碰撞性能，其比22MnB5硼鋼B柱加強(qiáng)件的侵入駕駛室變形量少11mm；而15MnCr5鉻鋼表現(xiàn)出優(yōu)異的碰撞能量吸收特性，與22MnB5硼鋼相比，其B柱加強(qiáng)件多吸收0.15kJ的能量。

刊名：Journal of Materials Engineering and Performance（英）

刊期：2016年第25期

作者：T.Taylor et al

編譯：王淼