超高强度钢板兼具强度高和成形性能好的优点,是目前实现汽车轻量化目标的理想材料之一。边部开裂问题是超高强度钢板冲压生产中亟待解决的问题,板料冲裁边部的缺陷和损伤严重降低了后续成形性能,在较小的变形量下,板料边部最先发生破裂。因此,有必要对超高强度钢板边部开裂问题进行深入研究。本文在国家重点研发计划项目(项目编号:2017YFB0304400)“高性能超高强汽车用钢”的资助下,针对超高强度钢的边部开裂问题,基于大量的实验,探究了冲裁工艺参数和材料参数对冲裁边部质量的影响,以及切割边部质量对边部成形性能的影响,揭示了不同边部质量下边部开裂的机理,为新一代超高强度钢的开发和边部成形工艺设计提供了一定的指导。本文的主要研究工作总结如下:(1)搭建超高强度钢板冲裁实验平台,探究了冲裁工艺参数和材料参数对断面质量的影响。结果表明,HSLA800冲裁断面光亮带比例最大,达到26%以上,但是在间隙大于13.1%t时,撕裂带不平整度增加,产生材料碎屑增多,对比相同厚度DP980,相同冲裁参数下,断面光亮带较小且毛刺较大。QP1180和QP980对冲裁间隙变化最敏感,在冲裁间隙23.3%t时,毛刺显著增大,断面质量恶化严重。随着冲裁间隙的增大,MS1180断面光亮带比例先增大后减小,毛刺高度较小且基本维持在同一水平。(2)采用基于DIC技术的切边拉伸实验,探究了冲裁工艺参数和切割工艺对超高强钢板料边部拉伸性能的影响,并结合SEM断口形貌观察,揭示了不同边部质量试样拉伸过程中,裂纹萌生扩展和断裂的微观机理。研究结果表明,冲裁边部质量对拉伸的断裂总延伸率和断裂应变,以及断裂形式均有一定的影响;在相同的冲裁工艺参数下,相较于DP980和MS1180,QP1180冲裁试样更易发生边部开裂,断裂应变较小;冲裁边部进行轻度打磨能够提高边部拉伸性能,并且有可能优于线切割边部拉伸性能;对比颈缩型断裂和边部开裂型断裂发现,斜向断口微观形貌主要是大量韧窝,边部开裂型断裂的横向断口上还出现了等轴韧窝和少量的“类解理”小平面和撕裂平面,表明边部缺陷使塑性有所下降。(3)基于扩孔实验,探究了毛刺方向、冲孔间隙和扩孔凸模形状对超高强钢板料扩孔性能的影响规律。结果表明,扩孔试样采用逆毛刺方向放置时,锥形扩孔凸模最先与毛刺边部接触产生挤压作用,减少了撕裂带和毛刺边部的缺陷,降低了裂纹从毛刺边部萌生的可能性,扩孔率得到了提升;在冲孔间隙为10%t~15%t范围内,扩孔率较大;采用锥形扩孔凸模时,板料和锥形凸模的接触面积相对较小,孔边缘可以有较大的变形。(4)对比切边拉伸实验和扩孔实验的结果,总结了拉伸断裂和扩孔破裂的异同。单向拉伸的断裂总延伸率一般小于扩孔实验得到的扩孔率,进一步对比两者的断口形貌发现,单向拉伸和扩孔的断口形貌均为大量的韧窝,但是拉伸断口的韧窝尺寸较小,扩孔断口出现一些大的韧窝。特别地,对于MS1180,拉伸断口除了大量的韧窝之外,还出现了少量的“河流花样”,这是脆性断裂的特征。