BR1500HS高強(qiáng)鋼板熱成形及強(qiáng)度預(yù)測(cè).pdf

1、高強(qiáng)鋼板由于比強(qiáng)度高、綜合力學(xué)性能好,在同等安全系數(shù)下,可以有效的減輕汽車重量而在汽車行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而,與普通鋼板相比,高強(qiáng)鋼板件室溫成形存在容易開裂、起皺、回彈大等缺陷而極大限制了其在汽車行業(yè)中的發(fā)展。熱沖壓技術(shù)是將加熱至奧氏體后的鋼板進(jìn)行成形并保壓、淬火的一項(xiàng)板材成形技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型面高強(qiáng)鋼板的成形。同時(shí),工藝中發(fā)生的淬火處理可以極大的提升鋼板的力學(xué)性能。然而,由于理論落后于實(shí)踐,高強(qiáng)鋼板熱沖壓技術(shù)理論問題研究在國(guó)內(nèi)還屬

2、于初級(jí)階段,尤其是在新型熱沖壓模具制造、熱沖壓過程中的相變、力學(xué)性能預(yù)測(cè)等方面還屬空白。
　　從彈性模量角度對(duì)熱沖壓件彈性變形方式進(jìn)行了研究,從宏觀和微觀角度對(duì)熱沖壓件塑性變形方式進(jìn)行了闡述,同時(shí)將共軛傳熱理論和固態(tài)相變理論應(yīng)用于熱沖壓工藝中,為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　基于板材成形有限元分析軟件Pamstamp2G,結(jié)合熱沖成形中板坯變形的基本特點(diǎn),提出了重力過程—熱沖壓成形過程順序耦合求解流程。分析了板料在重力過程的

3、變形情況以及成形過程中的溫度、應(yīng)力及應(yīng)變的分布情況。溫度效應(yīng)和相變效應(yīng)是造成成形件應(yīng)力、應(yīng)變分布不均勻的主要因素。同時(shí),研究了成形工藝參數(shù)和模具參數(shù)對(duì)板料成形性能的影響規(guī)律,并將熱沖壓成形力與冷沖壓進(jìn)行了對(duì)比。摩擦系數(shù)、成形溫度、模具間隙等參數(shù)對(duì)成形件厚度分布均有較大影響,溫度效應(yīng)會(huì)顯著降低鋼板的變形抗力。
　　基于流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ),結(jié)合共軛傳熱理論,設(shè)計(jì)了預(yù)埋式熱沖壓模具及冷卻系統(tǒng),并利用流體動(dòng)力學(xué)軟件CFX搭建了多工藝循環(huán)仿真平

4、臺(tái)。研究了工藝循環(huán)、保壓力和水流速等工藝參數(shù)對(duì)模具、板料溫度場(chǎng)影響規(guī)律。工藝循環(huán)次數(shù)對(duì)模具溫度場(chǎng)熱量積累效果明顯,但熱量積累增加幅度逐漸減弱。保壓力和冷卻水對(duì)熱沖壓工藝作用不同,保壓力主要是針對(duì)板料的降溫,而冷卻水更主要的是控制模具熱量的積累。
　　以數(shù)值模擬結(jié)果為指導(dǎo),進(jìn)行了高強(qiáng)鋼板保險(xiǎn)杠件熱沖壓成形試驗(yàn)。通過對(duì)工藝參數(shù)的選擇,獲得了成形性能良好的熱沖壓成形件,從宏觀和微觀兩個(gè)方面對(duì)成形件的尺寸精度、組織狀態(tài)和力學(xué)性能進(jìn)行了分析

5、。熱沖壓成形件未出現(xiàn)開裂、過度減薄和明顯起皺現(xiàn)象,滿足工藝要求。選用仿真確定的熱沖壓工藝參數(shù)可獲得具有優(yōu)良尺寸精度、回彈較小的超高強(qiáng)度熱沖壓成形件,成形件組織為均勻的馬氏體,抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1600MPa。
　　修正了高溫鋼板與周圍氣氛的對(duì)流換熱方程,基于固態(tài)相變?cè)砗凸曹梻鳠岱治?建立了熱—力—相多場(chǎng)耦合模型。研究了工藝參數(shù)對(duì)成形件組織分布的影響規(guī)律,并以淬火試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),建立了組織、硬度、抗拉強(qiáng)度間橋梁,實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)鋼板抗拉強(qiáng)度