[00653026]高强钢/超高强钢复杂薄壁构件冲压成形成性技术与装备

复杂薄壁构件(板厚≤2mm)包括覆盖件和结构件，是乘用车、商用车、军用特种车、工程机械、农机等运载装备主要构件，直接影响到车辆的重量、碰撞安全、能耗、排放。以乘用车为例，其覆盖件、结构件等复杂薄壁构件一千余件，占整车重量40％以上，通常具有大型尺寸(1000mm级)、三维复杂结构、高阶光顺曲面、亚毫米精度等几何特征，是冲压成形难度最大、成形质量要求最高的构件。随着运载装备轻量化和节能环保安全性能不断提升，美国欧洲日本逐步使用高强钢(抗拉强度σb=270～700MPa)和超高强钢(σb>700MPa)取代软钢(σb<270MPa)用于制造覆盖件和结构件。为了实现高强钢/超高强钢复杂薄壁构件高精度高性能冲压成形，需要攻克三大技术难题：1)高强钢室温变形高抗力低塑性导致冷冲压成形构件回弹大、易破裂、易起皱以及模具异常磨损；2)超高强钢高温变形组织急剧变化导致热冲压成形构件塑性韧性大幅降低；3)高强钢/超高强钢冲压成形过程条件与构件精度性能复杂敏感作用导致产品质量大幅波动。该项目创新提出高强钢/超高强钢复杂薄壁构件冲压成形几何精度与组织性能协同调控新技术，经长期产学研合作，开发了制造业迫切需求的高强钢/超高强钢复杂薄壁构件成形成性技术与装备，取得如下主要技术创新： 1、揭示了高强钢薄板室温塑性变形、回弹、开裂、起皱规律，建立了高强钢室温力学本构关系和冲压成形极限，阐明了高强钢大型复杂覆盖件冷冲压成形条件-几何精度-组织性能交互作用机制，发明了高强钢同质板和拼焊板大型复杂覆盖件精密光顺冷冲压成形技术，开发了模具复杂型面三维连续点式移动感应淬火强化技术，解决了高强钢复杂构件冲压成形和模具延寿难题，实现了乘用车最大覆盖件(整体侧3410mm×1268mm×343mm，板厚0.7mm，抗拉强度≥350MPa)等复杂薄壁构件精密光顺成形批量生产。经第三方检测，冷冲压成形高强钢大型复杂曲面关键点尺寸误差不超过±0.40mm，抗拉强度级别从270MPa提升至350～600MPa，平均减重10％，达到国际冷冲压成形最高水平。 2、揭示了超高强钢薄板高温宏观形变、微观组织相变规律，建立了超高强钢高温材料学本构关系和冲压成形极限，阐明了超高强钢复杂结构件热冲压成形条件-几何精度-组织性能交互作用机制，发明了超高强钢复杂结构件高强韧形变相变协同热冲压成形技术，实现了抗拉强度≥1500MPa的超高强钢复杂结构件高强韧伺服热冲压成形批量生产。经第三方检验，热冲压成形超高强钢产品复杂曲面关键点尺寸误差不超过±0.21mm，延伸率≥7～10％，抗拉强度1500～1800MPa，平均减重12％，达到国际热冲压成形最高水平。 3、建立了多肘杆热冲压设备运动学动力学模型，提出了刚性多肘杆机构力能参数柔性调节方法，揭示了热冲压过程条件与构件组织性能量化作用规律，开发了高强钢/超高强钢伺服冲压装备及工艺数据库，建成了超高强钢轻量化复杂构件高效率伺服热冲压自动化生产线，打破了国外垄断，引领了中国高强钢/超高强钢轻量化装备技术创新发展。 该项目获授权中国发明专利21项、软件著作权2项，制定国家标准2项，发表SCI/EI等论文60余篇。相关技术广泛用于东风、北汽、重汽、徐工、三一、中集和日产、雷诺、标致等汽车、军车、工程机械、农机覆盖件/结构件冲压生产，节能节材轻量化效果突出。近三年实现销售680284万元，利润61951万元，经济社会效益显著，有力促进了中国高端冲压装备和高精度高性能复杂薄壁构件冲压成形技术转型升级。