Tailor tempering and hot-spotting of press hardened boron steels

• Autorzy: Galdos L. , Saenz de Argandoña E. , Mendiguren J. , Herrero N. , Ortubay R. , Agirretxe X. , Martín J. M.

Warianty tytułu

PL

Zróżnicowanie własności i zgrzewanie punktowe blach ze stali z borem hartowanych w matrycy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hot forming processes are becoming a successful solution when complex geometrical components with high mechanical properties are desired. In fact, automotive structural components with tensile strengths higher than 1500MPa are being nowadays industrially produced. The technology is based on the forming and quenching of the sheet inside the forming tool using boron steels. Aiming at boosting the advantages of this technology, car manufacturers have started to demand structural compo¬nents with different mechanical behavior areas in order to improve the impact response of the auto-motive passenger compartment: the so called tailor tempered components. The basic idea is to obtain final parts with different properties like it has been successfully done using tailored welded blanks. Although different solutions exist, one of the most common strategy is to use partially heated tooling, which influences the cooling of the sheet and consequently the local properties. At the present work, a special tooling with independent heated and cooled areas has been developed in order to evaluate the final properties achievable in the tailored tempering process. High and low conductivity alloys have been used to find the process limits and compare them to classical tool steels. Hardness values, Ultimate Tensile Stresses and micro-structures are shown for different steels, tool temperatures and contact pressures. Furthermore, and in the last part of the paper, the results covering the hot spotting process are presented. Different air gap diameters have been used to evaluate the possibility to create soft spots that will enable an easier cutting of geometrically accurate holes and a more suitable and ductile joint between different components by using the spot welding technology.

PL

Procesy przeróbki plastycznej na gorąco są skuteczną metodą wytwarzania wyrobów o skomplikowanym kształcie i wysokich własnościach mechanicznych. Wytwarzane są obecnie elementy nadwozia samochodu o wytrzymałości na rozciąganie rzędu 1500 MPa. Technologia wytwarzania dla stali z dodatkiem boru wykorzystuje kolejne operacje kształtowania i hartowania w narzędziach. Aby w pełni wykorzystać możliwości tej technologii producenci samochodów wykazali zainteresowanie w komponentach charakteryzujących się zróżnicowaniem własności mechanicznych w ich różnych obszarach. Miało to na celu poprawę zdolności tych komponentów do akumulowania energii w razie kolizji samochodu i do zabezpieczenia kabiny pasażerów przez odkształceniem. Takie elementy posiadają różne własności w różnych obszarach (ang. tailored tempered components - TTC). Podstawową ideą technologii TTC jest uzyskanie komponentu o zróżnicowanych własnościach, tak jak to ma miejsce w przypadku stosowanych obecnie blach o różnych własnościach spawanych laserowo (ang. Tailored Welded Components). Chociaż znanych jest kilka metod uzyskiwania zróżnicowania własności to wydaje się, że najbardziej popularną jest zastosowanie częściowego podgrzewania narzędzi do tłoczenia, które pozwala na zróżnicowanie prędkości chłodzenia w różnych częściach wyrobu. W konsekwencji uzyskuje się zróżnicowanie lokalnych własności w wyrobie. W ramach niniejszej pracy zaprojektowano specjalne narzędzia z możliwością niezależnego nagrzewania i chłodzenia poszczególnych obszarów. Wykorzystując te narzędzia przeprowadzono badania i wyznaczono lokalne własności wyrobów. Przebadano stale narzędziowe o niskim i wysokim współczynniku przewodzenia ciepła. Dla różnych stali, różnych temperatur na-

Słowa kluczowe

EN

hot stamping; boron steels; tailor tempering; hot spotting

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 14, No. 4
• Strony: 236--244
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Galdos L.

• Mechanical and Manufacturing Department, Mondragon University, Loramendi 4, 20500 Mondragon, Gipuzkoa, Spain

autor

Saenz de Argandoña E.

• Mechanical and Manufacturing Department, Mondragon University, Loramendi 4, 20500 Mondragon, Gipuzkoa, Spain

autor

Mendiguren J.

• Mechanical and Manufacturing Department, Mondragon University, Loramendi 4, 20500 Mondragon, Gipuzkoa, Spain

autor

Herrero N.

• Mechanical and Manufacturing Department, Mondragon University, Loramendi 4, 20500 Mondragon, Gipuzkoa, Spain

autor

Ortubay R.

• Mechanical and Manufacturing Department, Mondragon University, Loramendi 4, 20500 Mondragon, Gipuzkoa, Spain

autor

Agirretxe X.

• Batz S. Coop., Torrea Auzoa, 2, 48140 Igorre, Bizkaia, Spain

autor

Martín J. M.

• Batz S. Coop., Torrea Auzoa, 2, 48140 Igorre, Bizkaia, Spain

Bibliografia

• Banik, J., Lenze, F.J., Sikora, S., Laurenz, R., 2011, Tailored properties - a pivotal question for hot forming, Proc. from 3rd International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, Kassel, Germany, 13-20.
• Bardelcik, A., Salisbury, C, Winkler, S., Wells, M.A., Worswick, M.J., 2010, Effect of cooling rate on the high strain rate properties of boron steel, International Journal of Impact Engineering, 37 (6), 694-702.
• Casas, B., Latre, D., Rodriguez, N., Vails, I., 2008, Tailor made tool materials for the present and upcoming tooling solutions in hot sheet metal forming, Proc. from 1st International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High Performance Steels, Kassel, Germany, 23-35.
• Ertilrk, S., Sester, M., Selig, M., Feuser, P., Roll, K., 2011, A thermo-mechanicalmetallurgical FE approach for simulation of tailored tempering, Proc. from International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, Kassel, Germany, 447-454.
• George R., Bardelcik A., Worswick M.J., 2012, Hot forming of boron steels using heated and cooled tooling for tailored properties P, Journal of Materials Processing Technology, 212,2386- 2399.
• Ghiotti, A., Borsetto, F., Bruschi, S., 2009, Investigation of the high strength steel Al-Si coat-ing during hot stamping operations, Key Engineering Materials, 410-411, 289-296.
• Graff, S., Gerber, T., Lenze, F.J., Sikora, S., 2011, About the simulation of microstructure evolution in hot sheet stamping process and the correlation of resulting mechanical properties and crash-performance, Proc. from 3rd International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, Kassel, Germany, 323-330.
• Karbasian. H., Tekkaya, A.E., 2010, A review on hot stamping, Journal of Materials Processing Technology, 210, 2103-2118.
• Lenze, F.J., Banik. J.. Sikora, S., 2008, Applications of hot formed parts for body in white, International Deep Drawing Research Group IDDRG, 511-519.
• Merklein. M., Svec. T.. 2010, Transformation kinetics of the hot stamping steel 22MnB5 in de-pendency of the applied deformation on the austenitic microstructure, Proc. from IDDRG 2010 International Conference, Graz, Austria, 71-80..
• Mori K., Okuda Y., 2010, Tailor die quenching in hot stamping for producing ultra-high strength steel formed parts having strength distribution, CIRP Annals - Manufacturing Technology, 59,291-294.
• Miinera, D.D., Pinard, F., Lacassin, L., 2008, Innovative press hardened steel based laser welded blanks solutions for weight savings and crash safety improvements, SAE International Journal of Materials and Manufacturing, 1 (1), 472-479.
• Stóhr, T., Lechler, J., Merklein, M., 2009, Investigations on different strategies for influencing the microstructural properties with respect to partial hot stamping, Proc. from 2nd International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, Lulea, Sweden, 273-281.
• Wilsius, J., Tavernier, B., Abou-Khalil, D., 2011, Experimental and numerical investigation of various hot stamped B-pillar concepts based on Usibor® 1500P, Proc. from 3rd International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, Kassel, Germany, 427-435.