文献综述
摘要：本文介绍了超高强度钢热冲压成形及有关数值模拟的国内外研究现状，并通过阅读相关文献，分析了高强钢汽车B柱的成形特点，对B柱热成形中的主要问题及相应的解决措施进行了简要介绍。
关键词：超高强度钢 热冲压成形 数值模拟 回弹
1.国内外研究现状
随着家用汽车的普及以及能源环保政策的逐渐完善，在不损失车身安全性能的前提下减轻车重已成为减少能源消耗的有效措施。研究表明，减轻车重10%可减少燃油消耗8%~10%，轻量化已成为汽车行业的发展趋势[1]。超高强度钢板（AHSS）经组织相变后抗拉强度可超过1000MPa，具有极大的减重潜力、抗碰撞性、好的成形性和低的平面各向异性等优点，但其冷成形能力较差。近年来，超高强度热冲压成形工艺成为获得板料优良成形性能和超高强度零件的新型成形工艺[2]。热冲压工艺有3个环节:①加热保温确保均匀奥氏体化;②快速冲压保证相变前完成形变;③快速冷却获得完全马氏体转变。热冲压件的屈服强度可达1500MPa，完全可满足使用需求[3]。然而，AHSS钢的实际应用很大程度上受到回弹现象的限制。为了控制与补偿回弹，应用传统的试错法会消耗大量的时间与金钱。因此，需要更加精确的回弹预测数值方法[4]。同时，在热冲压成形过程中，工艺参数会影响材料在高温状态下的成形性能及零件成形后的力学性能；微观组织则是工艺参数与成形性能、力学性能间的桥梁[5]。国内外对此进行了许多研究。
澳大利亚的 Asgari，Pereira，Rolfe，Dingle，Hodgson[6]等基于一个工业案例，发展了一种研究相变诱导塑性（TRIP）钢成形与回弹的数值方法。发现其对于TRIP钢的成形应变预测精度与常规钢相当，但对于TRIP钢的回弹预测精度则远远低于常规钢。同时发现不超过plusmn;10%杨氏模量和摩擦系数的变化，在提高或恶化回弹精度的统计相关性方面不是关键因素。Komgrit，Hamasaki，Hino，Yoshida[7]提出了一种消除U形弯曲中回弹的新技术，通过使用一个反向冲头并调整相应的工艺参数使得预测回弹值基本为0，并指出Yoshida–Uemori（Y-U）模型比Isotropic Hardening（IH）模型能更好的预测回弹。
Silvestre，Mendiguren，Galdos，Saacute;enz de Argandontilde;a[8]比较了不同类型钢的加工硬化效应，观察了材料在循环应力作用下的微观结构变化，指出需要各向同性与运动硬化模型共同描述AHSS钢的硬化效应。Sumikawa，Ishiwatari，Hiramoto[9]提出了一种用于精确预测回弹的考虑非线性弹塑性现象的材料模型。将该模型用于有限元软件所得的结果与实验结果基本一致。
国内也针对AHSS钢热成形中的问题以及回弹现象进行了许多研究。张杰等[10]用金相显微镜观察了加热温度和保温时间对22MnB5钢板组织结构的影响，测量了不同工艺处理后试样的抗拉强度和硬度。指出加热温度为860~900℃，保温时间为3~5min时可获得最优的抗拉强度和硬度。杨洪林等[11]对22MnB5钢的研究现状进行了系统性的阐述，介绍了其材料特性，热成形性能及新型镀层技术等。肖华等[12]采用正交实验的方法，以典型高强钢U形件弯曲为例，对影响回弹的板料力学性能进行了灵敏度分析，发现弹性模量对于回弹量有显著影响。陈伟超[13]应用DYNAFORM应用软件对汽车车门防撞梁热冲压成形过程进行了模拟分析，模拟了整个热冲压成形过程，并对成形过程中和成形后的温度场、应力场和应变场进行了对比分析。金晓春等[14]则对22MnB5钢制后桥横梁进行了热冲压成形试验，测试了热冲压过程中板料的温度变化，并与有限元模拟结果进行了对比分析。试验得到的板料温度变化曲线与模拟曲线一致，两者的误差在10%以内;合模保压阶段的冷却速率均不小于30℃·s-1，得到全马氏体组织，证明了有限元模拟结果的准确性。王鹏，董湘怀[15]运用有限元软件ABAQUS，分析了压边力，摩擦以及板料厚度对U形件回弹量的影响，并结合有限元数值模拟运用基于Pareto策略的非支配排序遗传算法对工艺参数进行了优化设计。谢廷敏等[16]运用试验设计、小波神经网络代理模型以及改进的粒子群算法对某弯曲梁的扭曲回弹进行了优化研究。结果表明：采用优化后的工艺参数能有效地减小该弯曲梁的扭曲回弹。韩小后等[17]利用有限元分析软件DYNAFORM对汽车B柱加强板进行了回弹模拟分析，并以工程经验指导成形性及回弹补偿工艺的设计。结果表明，该方法可大大减少板件回弹量，提高冲压件质量。
综上所述，目前国内外对AHSS钢变形过程中的材料模型、热冲压钢22MnB5钢的材料特性、热冲压成形过程仿真模拟以及与回弹有关的工艺参数优化进行了许多研究。
但要精确预测热冲压过程中的回弹量并用以实践生产，则需要考虑诸多影响因素，涉及到材料学、热力学、传热学、机械等多学科领域。
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