关键词：第三代高强钢； QP980； 实验模具； 成型能力
介绍
随着能源问题的日益突出和环保法规的不断增多，整车轻量化设计同时保证安全性能成为当前汽车行业的发展方向。 由于车身约占整车质量的20%，因此车身尤其是车身框架的轻量化设计是整车轻量化的关键。
使用高强度钢材，特别是超高强度钢板，是目前最经济、最经济的减轻车身重量的方法。 以双相钢DP、TRIP钢、MS钢为代表的高强度钢已广泛应用于以A柱、B柱、门槛加强件、车门防撞杆等为代表的车身安全件和结构件。但由于成形性能的限制，有时无法满足一些既要求强度水平又要求形状复杂的车身框架零件的冲压成形需要。
为了更好地为汽车轻量化设计提供优质材料，学者们开始研究第三代高强度板材。 2013年，宝钢在国际上率先研发并批量生产第三代超高强钢——QP钢。 ，即淬火球墨钢。 该钢种不仅具有超高强度，而且还具有高延伸率。 特别适合生产形状比较复杂、强度要求较高的冲压件。 QP高强钢充分利用超高强钢板的塑性性能和加工硬化性能，更好地实现减重，优化车辆性能。 掌握QP高强钢的成形特性和成形极限是QP钢冲压成形应用的前提和基础。
01
研究对象
本文选取宝钢第三代高强钢的代表产品QP980为研究对象汽车冲压件钢材的选择，采用数值模拟与实验相结合的方式研究其冲压成形性能。 为了全面说明QP980的成形能力，选取了四种常用的高强度板材CR340、DP600、DP800进行对比实验。 图1为钢型塑料梯图。 QP980的化学成分如表1所示。
02
实验测试
2.1 实验部件的选择
A柱铰接板是车身重要的安全部件。 它的位置决定了它对汽车前排和乘客位置的人员起到关键的保护作用。 因此，零件的强度越高越好，但零件的形状相对较复杂汽车冲压件钢材的选择，局部区域成型较困难。 一般采用DP600级材料。
2.2 实验方法
为了全面研究QP800的冲压成形性能，选取CR340、DP600、DP800四种常用的高强度板材进行对比研究。
2.2.1 单轴拉伸试验
将每种材料沿与板材轧制方向成0°、45°、90°的方向取样，制成拉伸试样。 从每个方向采集 3 个样本，每种材料总共 9 个样本。
通过五种材料的单轴拉伸试验，可以测量QP980和常用高强板的力学性能参数，进而对QP980和常用高强板的成形性能进行理论分析，为数值模拟提供精确的力学依据的冲压成型。 性能参数。
2.2.2 冲压成形实验
设计制造A柱铰接板OP10拉深工艺模具，通过实际冲压成型研究QP980及常用高强板的成型能力。 由于一套模具需要测试五种高强度板材，并达到最高的超高强度，为了保证实验的有效性和成功，我们在工艺设计中尽量保持均匀的拉深深度，确保零件一次拉深成型，并保证足够的压边力。 模具设计方面，采用氮气缸提供稳定的压边力。 拉深凹凸模最小壁厚达到100mm，为后期调整回弹留有足够的加工量。 还考虑了插入垫片可能的重新形成。 机加工、更换嵌件，甚至重新机加工以降低闭合高度。
03
实验结果与讨论
3.1 材料力学性能测试结果及分析
CR340、DP600、DP800、QP980 5种材料的力学性能参数测试结果如表2所示。
从五种材料的测试结果来看，第三代高强钢QP980的延伸率与DP600接近，各向异性参数略高于DP600，表明QP980的成形能力与DP600相当。与 DP600 的成型能力相当。 从材料抗拉强度指标来看，QP980的抗拉强度已经超过了 的抗拉强度，说明QP980的强度相当于 的强度。
3.2 冲压成形实验结果对比
冲压实验中，CR340、DP600、DP800、QP980五种材料的板厚和毛坯尺寸完全相同，板厚均为1.0mm。 选择产品上的A点（开裂风险较高的点）作为参考点，如图5所示，比较不同材料的成型性。
3.2.1 冲压成形模拟结果对比
首先，利用软件对冲压成形工艺进行优化，确保5种高强钢材料的冲压成形实验采用相对优化的成形工艺。 使用氮气瓶来压制毛坯。 经过数值模拟优化，5种高强钢材的压边力均为980kN。
A点减薄率模拟结果如表3所示。模拟结果表明，第三代高强钢QP980在A点的减薄率小于DP600。 虽然QP980在单轴拉伸试验中的伸长率和硬化指数比DP600小，但各向异性参数r比DP600大。 模拟结果表明QP980的成形能力略优于DP600。
3.2.2 冲压成形实验结果对比
为了进一步验证理论分析和数值模拟结果，对CR340、DP600、DP800、QP980 5种材料进行了冲压实验。 结果如图7所示，A点区域有裂纹，其他材料无裂纹。 采用测厚仪测量了A点的实际减薄率，实验结果证明数值模拟结果较为准确。 QP980的减薄率略小于DP600，充分说明QP980的实际冲压成形能力略优于DP600。 成型能力。
04
综上所述
(1)单轴拉伸试验表明，QP980的成形能力略优于DP600，而材料强度与DP600相当。
(2)通过A柱铰板拉深成形实验和数值模拟方法，证明QP980的实际冲压成形能力与DP600相当。
（3）第三代高强钢QP980可成形强度要求高、形状复杂的零件，对于提高车辆安全性、实现整车轻量化具有重要作用。
