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扩孔率是衡量板材成形性能的重要指标,对于板材的成形十分重要,是很多板材主要交货条件,尤其是以翻边为主的成形工艺,例如汽车底盘和车轮的加工。扩孔率与板材的很多基本力学性能相关,不同实验方法和实验条件也极大的影响了板材扩孔率的高低。 本文首先借助于有限元分析软件MSC.SuperForm对扩孔过程进行了模拟,得出扩孔过程中应力和应变的分布,模拟结果有助于扩孔开裂位置的预判断。随后对热轧马氏体双相钢和热轧贝氏体双相钢进行了大量的扩孔实验,结合数理统计的方法,得出了力学性能、组织性能、实验方法和实验条件对板料扩孔实验结果的影响;此外,利用金相显微镜和扫描电镜分析方法对热轧马氏体双相钢和热轧贝氏体双相钢的裂纹和断面进行了分析,分别得出热轧马氏体双相钢和热轧贝氏体双相钢的开裂机理,并分析了预制孔为冲孔时扩孔率远远小于预制孔为钻孔时扩孔率的原因。得出以下主要结论: 1.板料的组织、预制孔的加工方法、扩孔凸模形状以及毛刺情况是影响板料扩孔实验结果的主要因素,且影响依次减小。其它因素的影响相对要小得多。通过对比研究,对热轧贝氏体双相钢来说,延伸率、n值、屈强比对扩孔率的影响较小;而对热轧马氏体双相钢来说,随着延伸率、n值的增加以及屈强比的降低,其扩孔率将增大。 2.实验模具为锥模时,板厚在一定范围内,随着板料厚度的增加,其扩孔性能越好。但如果超出一定临界值时,随着板料厚度的增加,其扩孔性能反而变差。 3.热轧贝氏体双相钢断口微观形态的主要特征是韧窝,开裂类型属于穿晶延性断裂;热轧马氏体双相钢断口微观形态的主要特征是舌状花样,开裂类型属于沿晶脆性断裂。 4.预制孔为冲孔时扩孔率低的最主要原因是在冲孔过程中圆孔边部产生加工硬化层和毛刺,且加工硬化层起到主导作用;如果在扩孔前去除2mm厚硬化层和毛刺,或者采用线切割、激光切割和钻孔等加工预制孔,其扩孔率将大幅提高。