采用不同鋼種熱沖壓件的汽車側面碰撞特性研究

采用不同鋼種熱沖壓件的汽車側面碰撞特性研究

超高強度鋼在實現汽車輕量化的同時，還能提高汽車的安全性。由于超高強度鋼在常溫下的成形能力較差，因此傳統冷沖壓過程容易造成沖壓件的開裂、回彈。對此，開發出了熱沖壓工藝，以解決冷沖壓過程存在的問題。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性能。但是，汽車不同結構所需的力學性能不同，因而需要對其它鋼種的力學性能進行研究。

通過試驗分析了市場上常見的10種不同超高強度鋼。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。分別在試驗室環境下對這10種鋼材進行熱沖壓處理，得到10種試樣。對10種試樣先后進行顯微鏡觀察表面微觀結構、X射線衍射、能量色散X射線光譜分析、表面硬度測量，并對試樣進行準靜態拉伸試驗。試驗結果表明：38MnB5具有最高的拉伸強度，但伸長率最低；而15MnCr5具有最低的拉伸強度，但伸長率最高。

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，首先建立整車模型，然后根據新車碰撞測試（NCAP）中規定的側面碰撞測試程序進行仿真。設置寬度1.5m、高1m移動障礙物以50km/h的速度側面碰撞整車，仿真不同鋼種制造的B柱加強件的變形和碰撞能量吸收。仿真結果表明：38MnB5硼鋼表現出最為優異的抗侵入碰撞性能，其比22MnB5硼鋼B柱加強件的侵入駕駛室變形量少11mm；而15MnCr5鉻鋼表現出優異的碰撞能量吸收特性，與22MnB5硼鋼相比，其B柱加強件多吸收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