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3MA用于車身PHS熱成形部件機械力學性能快速無損測試
2020-3-9 閱讀(1463)
| 行業(yè)需求 | |
| *,，在車身結構的增強元件中使用熱沖壓成形鋼或模壓硬化鋼（PHS）可以以適當?shù)某杀撅@著減輕車輛的重量。但是,，熱成形PHS零件的生產(chǎn)也非常具有挑戰(zhàn)性,。如今，OEM和供應商提供了多種基于定制鋼性能和適應涂層系統(tǒng)的PHS產(chǎn)品,，包括整體式和補丁式坯料,，定制的回火坯料（TTB），定制的焊接坯料（TWB）和定制的軋制坯料（TRB）,。因此,，迫切需要能夠精確監(jiān)控PHS熱成形部件生產(chǎn)過程的方法，以將其保持在固定的目標并確保所有成形中的PHS產(chǎn)品都滿足高質(zhì)量要求,。這對于保持和提高其在市場中的競爭力對汽車行業(yè)至關重要,。 | |
| PHS熱成形部件的機械性能/力學強度不會在煉鋼廠的多種工藝中進行調(diào)整，而只能在后續(xù)的熱成型中才能調(diào)整,。為了滿足材料規(guī)格,，必須將加熱、成型和淬火期間的所有工藝參數(shù)保持在嚴格的公差范圍內(nèi),。然而,，過程干擾，例如熔爐故障,、壓制模具的磨損或壓制機中冷卻回路的故障,，都可能影響材料質(zhì)量。如果加熱的坯料在爐子和壓機之間轉(zhuǎn)移時冷卻得太快,，也會導致材料性能下降,。對于涂有AlSi的毛坯，在熔爐中會形成復雜的涂層結構,。為了獲得期望的沖壓硬化效果和涂料附著力,，該涂層結構必須滿足嚴格的規(guī)格。 | |
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| 汽車車身增強安全高強度熱成形部件示例 | |
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| 沖壓板材及汽車熱成形高強度鋼板22MnB5/15B22的抗拉強度-總伸長率分布圖 | |
| 應用技術 | |
| 自從2004年PHS熱成型部件在大規(guī)模汽車生產(chǎn)中開始使用以來,，德國Fraunhofer IZFP無損檢測技術研究院已經(jīng)研究了3MA在PHS車身零件生產(chǎn)中用于質(zhì)量保證和過程監(jiān)控的應用可能性,。基于標定的3MA技術,，可以無損測定PHS材料的硬度,、抗拉強度/拉伸強度/抗張強度（Rm）、屈服強度/彈性極限（Rp0.2）,、斷后延伸率/斷裂伸長率（A50）和均勻伸長率（Ag）的定量值,、鋁硅涂層厚度等,。3MA工作曲線通常是用特定鋼種校準。每種涂層類型都可以單獨校準,，也可對TWB中的可硬化和不可硬化部件使用不同的校準功能,。下圖顯示了22MnB5牌號鋁硅（AlSi）涂層鋼板的校準結果。通常,，對于硬度和抗拉強度Rm,，3MA相關性參數(shù)相對更好。 | |
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| AlSi涂層模壓淬火/熱成形鋼板（PHS）的機械性能標定結果示例：（a）拉伸強度和（b）屈服強度（c）硬度和（d）斷裂伸長率 | |
| 另一方面,，實際應用表明,，批次或供應商的變化對3MA校準功能沒有可檢測的影響。廣泛的AlSi涂層通常會形成具有由鐵磁性Al-Fe相組成的擴散層的涂層結構,。除了鋼板基材,，此擴散層還將對3MA信號產(chǎn)生第二貢獻，這與鋼材的信號貢獻是有區(qū)別的,。 如圖所示： | |
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| 巴克豪森噪聲（BN）信號以及某種程度上的增量磁導率（IP）信號均顯示出特征性的雙峰結構,。當比較涂覆的和未涂覆的片材上的測量值時，表明由鋼基底產(chǎn)生出現(xiàn)在較高磁場H處的外峰,，而位于較低磁場H處的內(nèi)峰是由鐵磁擴散層產(chǎn)生的,。內(nèi)峰的高度取決于該擴散層的量。因此,，某些3MA測量參數(shù)與擴散層厚度（DLT）相關,。此外，還有3MA測量參數(shù),，這些參數(shù)取決于3MA探頭與鋼質(zhì)基材之間的空間距離。 這些參數(shù)可用于確定AlSi涂層的總厚度（TLT）,。DLT和TLT的值與PHS零件的進一步加工有關,，因為它們會影響可焊性和可涂性。在耗時的爐子過程中,，AlSi涂層被燒入鋼中,。在此期間，擴散層正在顯影,。因此,，DLT和TLT的值是控制熔爐中適當加工的重要措施。由于這些原因,，PHS熱成形件生產(chǎn)商對測量這些涂層的性能也非常感興趣,。如下圖校準圖所示，使用3MA可以做到這一點,。精度（RMSE = 1.0um和1.7um）足以評估涂層質(zhì)量,。 | |
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| 在AlSi涂層的PHS中對涂層厚度進行校準的結果示例：（a）總層厚度（TLT）和（b）擴散層厚度（DLT） | |
| 3MA技術可以手動應用于PHS熱成形件生產(chǎn)中,。此外，已經(jīng)開發(fā)了基于常規(guī)或協(xié)作機器人的自動化3MA系統(tǒng),。同時,，針對3MA技術在PHS熱成形件機械性能無損測試上的應用，3MA系列產(chǎn)品總代理上海量博實業(yè)有限公司隨設備交付基礎的校準數(shù)據(jù)庫,，并提供專業(yè)技術支持和售后指導,，為用戶調(diào)試優(yōu)化和建立健全用戶適用的定制化工作曲線數(shù)據(jù)庫。工作曲線適用于所有類型的鋼件毛坯和涂層（如AlSi）以及常用的板厚,。校準完成后,，可以在單個測量步驟中同時確定所有校準目標量。 | |
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| 多樣化3MA熱成形件機械力學性能無損測試系統(tǒng)：手動和自動化 | |
| 如下左圖是在PHS部件上進行測量后重新顯示的3MA結果的屏幕截圖,。測量時間僅為三秒鐘,。由于3MA探針的視場直徑僅為1-2 mm，因此3MA可以用于檢查材料性能的急劇轉(zhuǎn)變,，因為它們在特制回火坯料（TTB）中是先選擇的,。 如下右圖所示，可以使用3MA檢測到在這種急劇轉(zhuǎn)變中硬度和其他機械性能的發(fā)展,。硬度,，抗拉強度Rm，屈服強度Rp0.2等的此類測量曲線無法通過常規(guī)破壞性測試方法確定,。因此,，3MA提供了破壞性測試無法獲得的其他信息。 | |
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| 校準的3MA系統(tǒng)的應用結果：（a）進行3MA單次測量后顯示的結果的屏幕截圖,，以及（b）在陡峭的過渡區(qū)域中的機械性能曲線 | |
| 同時,，PHS熱成形件機械力學性能測試是典型的3MA技術成熟應用領域。汽車行業(yè)幾乎所有生產(chǎn)PHS的OEM和供應商都在使用3MA PHS熱成形件機械性能無損測試系統(tǒng),。 此外,，PHS熱成形件的連接始終會承受不規(guī)律的風險，從而影響相連關節(jié)的靜態(tài)和動態(tài)強度,。對于PHS熱成形件焊接,，3MA系統(tǒng)還可以提供有價值的測量信息，以確保質(zhì)量和過程監(jiān)控,。在電阻點焊（RSW）的情況下,，焊縫的強度主要由焊核的大小和質(zhì)量決定。結果表明,，3MA綜合無損測試技術可以精確確定焊點熔核的大小,。如果應將PHS激光焊接，則鋁硅涂層可能會成為問題。因此,，涂層被激光部分燒蝕,。同樣，可以使用3MA技術通過確定殘留涂層的厚度來驗證哪些部分的燒蝕是成功達標的,。更多相關資訊,，請聯(lián)系3MA總代理上海量博實業(yè)有限公司，或訪問3MA產(chǎn)品信息庫,。 | |
