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超高强度钢板的应用是实现汽车轻量化和提高整车碰撞安全性的有效途径。超高强度钢板热冲压成形集成形与淬火工艺于一身,其成形过程是一个板料内部温度场与变形场同时共存、相互作用、强烈耦合的变化过程。板料在热冲压成形过程中经历了复杂的温度变化,其力学性能和成形能力也随温度的变化而变化。而成形极限图一直广泛应用于薄板成形性能分析,对指导模具的设计以及制定工艺都是十分关键的。因此,对热冲压成形过程中超高强度钢板在不同高温下成形极限展开研究,探索热成形工艺参数对高温成形极限的影响及其规律性,对研究超高强度钢板的成形性能以及热冲压成形技术的深入研究与实际应用提供指导。
本文以超高强度硼钢板USIBOR1500为研究对象,采用试验研究、理论计算和有限元分析相结合的方法,对热冲压成形过程中不同高温成形极限(FLD)以及主要成形参数对高温成形极限变化的影响规律进行了研究。自行设计、制造了高温FLD胀形试验模具,完成了不同温度下高温FLD胀形试验,获得了不同温度下的FLD图;基于M—K沟槽失稳理论,结合超高强度钢板在高温下的热塑性成形过程特征以及高温力学性能,以材料的屈服准则、本构模型和相关的流动法则为依据,通过采用不同的屈服准则,推导出了超高强度钢板高温FLD理论预测模型,获得了不同温度下的理论预测FLD图。基于实验和理论研究结果,利用Pam—stamp2G软件对高温胀形进行了数值建模,并且通过试验验证了有限元模型的正确性。在此基础上对超高强度硼钢板热冲压过程中成形参数(温度、摩擦系数和冲压速率等)对高温成形极限的影响规律进行了研究,获得了不同温度下的数值模拟FLD图,以及摩擦系数和冲压速率对高温成形极限的影响规律。