マルチスケール解析による高強度鋼板のプレス成形における焼付き機構の解明

使用多尺度分析阐明高强度钢板冲压成型中的咬合机制

• 批准号: 16F16787
• 负责人: 王 志剛
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-11-07 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16F16787/
• 关键词: 塑性加工; トライボロジー; 焼付き; プレス成形; 高張力鋼板; 高強度鋼板

高強度鋼板のプレス成形における焼付き現象をマクロスケールから原子スケールまで階層的に解明し、ミクロスケールでの焼付き機構に基づいてマクロスケールでの焼付き条件の定式化を行う。車体軽量化を実現するための超高強度鋼板の使用量が増加の一途を辿っているが、超高強度鋼板の冷間プレス成形において、スプリングバックと焼付きの抑制が技術的な課題となっている。最近使われ出したホットスタンピング成形の最重要な課題は金型への鋼板めっき層の移着となっている。金型への焼付きを抑制するために、異なる材質の皮膜を金型表面に被覆する技術が一般的に使われているが、材質選択はトライ結果に頼っている。本研究では、ミクロスケールの解析結果に基づいて、被加工材の材質に適合する金型材質を抽出する。本年度は、高強度鋼板の冷間成形によく用いられる各種硬質皮膜を用いて摩擦試験を行い、ミクロスケールでの焼付き起点を電子線凹凸顕微鏡を用いて観測を行った。その結果、金型表面上の焼付きは、表面の微細凹凸に起点とするものと、表面の平滑部から発生するものの2種類が存在すること、表面凹凸から始まる焼付きの成長は比較的に緩やかに成長することが判明した。VC皮膜を用いた実験では、焼付きの成長はミクロスクラッチから始まり、ミクロ凝着に成長し、最終的にはアブレシブ摩耗に至る。さらに固体潤滑剤による薄膜潤滑の場合、焼付きを抑制するために、金型がある程度の表面粗さを持った方が有効であることが判明した。

我们将从宏观尺度到原子尺度层次地阐明高强度钢板冲压成形中的咬合现象，并根据微观尺度的咬合机理制定宏观尺度的咬合条件。为了减轻车身重量，超高强度钢板的用量不断增加，但抑制回弹和咬合已成为超高强度钢板冷压成型的技术难题。最近使用的热冲压成型最重要的问题是钢板镀层向模具的转移。为了抑制模具上的咬合，通常采用在模具表面涂覆由不同材料制成的膜的技术，但材料的选择依赖于试验结果。在本研究中，我们将根据微观分析结果提取与工件材料相容的模具材料。今年，我们使用高强度钢板冷成型中常用的各种硬质涂层进行了摩擦试验，并使用电子束凹凸显微镜在微观尺度上观察了咬合起点。结果，我们发现模具表面存在两种类型的咬合：一种是源于表面的微小凹凸，另一种是源于表面的光滑部分，并且咬合的增长是从表面凹凸开始的。发现它生长得比较慢。在使用 VC 涂层的实验中，咬合的增长从微划痕开始，发展到微粘附，最后导致磨料磨损。此外，在使用固体润滑剂的薄膜润滑的情况下，已经发现模具具有一定程度的表面粗糙度对于抑制咬合更为有效。

项目成果

Experimental Investigation on Friction Law under Starved Lubrication in Metal Forming

金属成形缺润滑条件下摩擦规律的实验研究

• 发表时间: 2017
• 期刊: Procedia Engineering
• 作者: Zhang;Y.;Wang;Z.G.;Yoshikawa;Y.;Dong;W.Z.
• 通讯作者: W.Z.

Determination of friction law in metal forming under oil-lubricated condition

• DOI: 10.1016/j.cirp.2018.04.027
• 发表时间: 2018
• 期刊: Cirp Annals-manufacturing Technology
• 影响因子: 4.1
• 作者: Zhigang Wang;W. Dong;K. Osakada

A new forming method of flange on a drawn cup by plate forging

板锻拉深杯凸缘成形新方法

• DOI: 10.1016/j.promfg.2018.07.400
• 发表时间: 2018-01-01
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE 17TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON METAL FORMING METAL FORMING 2018
• 作者: Wang, Zhi Gang;Dong, Wen Zheng;Yato, Hiroyasu
• 通讯作者: Yato, Hiroyasu

Galling mechanism in metal forming process with TRD coated die against advanced high strength steel sheet

采用 TRD 涂层模具对先进高强度钢板进行金属成形过程中的拉毛机制

• DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.987
• 发表时间: 2017
• 期刊: Procedia Engineering
• 作者: Wenzheng Dong;Ling Xu;Junjie Wen;Qiquan Lin;Zhigang Wang
• 通讯作者: Zhigang Wang

Experimental and numerical investigation on galling behavior in sheet metal forming process

板材成形过程中磨损行为的实验和数值研究

• 发表时间: 2017
• 期刊: Int. J. Adv. Manuf. Technol
• 作者: W.Z. Dong;L. Xu;Q.Q. Lin;Z.G. Wang
• 通讯作者: Z.G. Wang