D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.11.010 第33卷第11期 北京科技大学学报 Vol.33 No.11 2011年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Nov.2011 热镀锌DC54钢板耦合变形的摩擦行为 伍婵娟2》 付艳超) 韦习成)回王武荣” 1)上海大学材料科学与工程学院，上海2000722)上海三一科技有限公司研究本院，上海201200 ☒通信作者，E-mail:wxcl028@staf.shu.cdu.cn 摘要采用自行研制的耦合变形的摩擦试验机，研究了热镀锌DC54钢带与淬回火处理的DC53冷作模具钢对偶滑块在耦 合变形条件下的摩擦磨损行为，并用有限元分析了耦合变形的摩擦条件下钢带沿厚向和摩擦面的应力分布。结果表明，在耦 合变形的摩擦条件下，塑性变形是影响钢带摩擦行为的主要因素，随载荷的增加，镀锌钢带与滑块间的摩擦因数增大，磨损越 剧烈. 关键词镀锌钢：钢板：材料磨损：滑动摩擦：塑性变形：磨屑：有限元法 分类号TH117.1 Friction behavior of DC54 hot-dipped galvanized steel strips under the condition of friction coupling with deformation WU Chan-juan'2),FU Yan-chao",WEI Xi-cheng=,WANG Wu-rong") 1)School of Materials Science and Engineering.Shanghai University,Shanghai 200072,China 2)Research Institute,Shanghai SANY Science Technology Co.Ltd.201200,China Corresponding author,E-mail:wxe1028@staff.shu.edu.cn ABSTRACT Frictional wear behavior under the condition of friction coupling with deformation between a DC54 hot-dipped galvanized steel strip and a sliding block made of quench tempering DC53 cold-work die steel was studied on a self-made tester of friction coupling with deformation.Stress distributions along the thickness direction and the rubbing surface of the DC54 hot-dipped galvanized steel strip were calculated by a finite element method.The results showed plastic deformation was the key effect factor of frictional wear behavior under this test condition.With increasing load,friction between the strip and the sliding block increased and the wear got severer. KEY WORDS galvanized steel;steel sheet:wear of materials;sliding friction:plastic deformation:debris;finite element method 为提高汽车的抗腐蚀能力，延长其使用寿命，热 润滑效果，镀锌板的摩擦因数小于非镀锌板.我们 镀锌钢板越来越多地用于制造各种汽车零件.车身 知道，在成形过程中钢板的变形及与模具的摩擦是 零部件制造通常要经历复杂的冲压变形及与模具的 一种耦合行为且总是互为影响的.遗憾的是，上述 刷烈摩擦，如果冲压工艺和模具设计不当，往往会出 研究都仅孤立地考察镀锌板的变形或摩擦行为，难 现开裂现象.这除了与钢板的力学性能这一本质因 以真实地反映热镀锌板成形过程中变形和摩擦的耦 素有关外，还与钢板和模具间摩擦因数随成形过程 合行为. 的变化有关0.摩擦因数是影响热镀锌板成形性能 因此，本文在自行研制的耦合变形的摩擦试验 的重要因素之一回，但在工艺设计过程中，通常将 机上对热镀锌DC54钢板的耦合变形的摩擦行为进 摩擦因数设定为常数.镀锌钢板由于镀锌层的存 行研究，以期指导汽车用镀锌钢板冲压成形工艺的 在，在冲压成形过程中的变形行为与裸板的可能不 优化. 同.Michal等司认为，热镀锌钢板拉伸过程中镀层 1实验材料和方法 和基体在界面开裂之前就已经发生了很大的塑性变 形.Gupta和Kumar的研究表明，由于锌层的固体 本研究采用厚度为0.5mm的DC54热镀锌薄 收稿日期：2010-10-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50975166)第 33 卷 第 11 期 2011 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 11 Nov． 2011 热镀锌 DC54 钢板耦合变形的摩擦行为 伍婵娟1，2) 付艳超1) 韦习成1) 王武荣1) 1) 上海大学材料科学与工程学院，上海 200072 2) 上海三一科技有限公司研究本院，上海 201200 通信作者，E-mail: wxc1028@ staff． shu． edu． cn 摘 要 采用自行研制的耦合变形的摩擦试验机，研究了热镀锌 DC54 钢带与淬回火处理的 DC53 冷作模具钢对偶滑块在耦 合变形条件下的摩擦磨损行为，并用有限元分析了耦合变形的摩擦条件下钢带沿厚向和摩擦面的应力分布． 结果表明，在耦 合变形的摩擦条件下，塑性变形是影响钢带摩擦行为的主要因素，随载荷的增加，镀锌钢带与滑块间的摩擦因数增大，磨损越 剧烈． 关键词 镀锌钢; 钢板; 材料磨损; 滑动摩擦; 塑性变形; 磨屑; 有限元法 分类号 TH117． 1 Friction behavior of DC54 hot-dipped galvanized steel strips under the condition of friction coupling with deformation WU Chan-juan1，2) ，FU Yan-chao 1) ，WEI Xi-cheng1) ，WANG Wu-rong1) 1) School of Materials Science and Engineering，Shanghai University，Shanghai 200072，China 2) Research Institute，Shanghai SANY Science ＆ Technology Co． Ltd． ，201200，China Corresponding author，E-mail: wxc1028@ staff． shu． edu． cn ABSTRACT Frictional wear behavior under the condition of friction coupling with deformation between a DC54 hot-dipped galvanized steel strip and a sliding block made of quench tempering DC53 cold-work die steel was studied on a self-made tester of friction coupling with deformation． Stress distributions along the thickness direction and the rubbing surface of the DC54 hot-dipped galvanized steel strip were calculated by a finite element method． The results showed plastic deformation was the key effect factor of frictional wear behavior under this test condition． With increasing load，friction between the strip and the sliding block increased and the wear got severer． KEY WORDS galvanized steel; steel sheet; wear of materials; sliding friction; plastic deformation; debris; finite element method 收稿日期: 2010--10--18 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50975166) 为提高汽车的抗腐蚀能力，延长其使用寿命，热 镀锌钢板越来越多地用于制造各种汽车零件． 车身 零部件制造通常要经历复杂的冲压变形及与模具的 剧烈摩擦，如果冲压工艺和模具设计不当，往往会出 现开裂现象． 这除了与钢板的力学性能这一本质因 素有关外，还与钢板和模具间摩擦因数随成形过程 的变化有关［1］． 摩擦因数是影响热镀锌板成形性能 的重要因素之一［2］，但在工艺设计过程中，通常将 摩擦因数设定为常数． 镀锌钢板由于镀锌层的存 在，在冲压成形过程中的变形行为与裸板的可能不 同． Michal 等［3］认为，热镀锌钢板拉伸过程中镀层 和基体在界面开裂之前就已经发生了很大的塑性变 形． Gupta 和 Kumar ［4］的研究表明，由于锌层的固体 润滑效果，镀锌板的摩擦因数小于非镀锌板． 我们 知道，在成形过程中钢板的变形及与模具的摩擦是 一种耦合行为且总是互为影响的． 遗憾的是，上述 研究都仅孤立地考察镀锌板的变形或摩擦行为，难 以真实地反映热镀锌板成形过程中变形和摩擦的耦 合行为． 因此，本文在自行研制的耦合变形的摩擦试验 机上对热镀锌 DC54 钢板的耦合变形的摩擦行为进 行研究，以期指导汽车用镀锌钢板冲压成形工艺的 优化． 1 实验材料和方法 本研究采用厚度为 0. 5 mm 的 DC54 热镀锌薄 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.11.010