硼钢分区加热冲压与热力相变耦合建模仿真研究
发布时间：2021-08-03 15:58
随着汽车行业的迅猛发展,汽车的安全性以及能源消耗和环境污染等问题日益突出。如何在保证汽车安全性的前提下,实现汽车轻量化是一个亟待解决的问题。硼钢热冲压技术应运而生,该技术可以生产高强度的复杂零件,且提高了板料成形性能,并降低了零件的回弹。传统热冲压零件通常是等截面力学性能的,但为了更好地满足碰撞吸能要求,汽车关键碰撞结构件需要在不同位置具有不同强度以承受不同碰撞载荷。为了生产变强度汽车零件,本课题采用了成形变强度汽车零件的新方法——“分区加热冲压工艺”。针对分区加热冲压工艺的特殊性,本文从以下儿个方面展开了研究:利用热膨胀实验研究了加热工艺对硼钢奥氏体化的影响规律,获得了保温温度与饱和奥氏体体积分数的定量关系,揭示了分区加热冲压的变强度机理。使用平板淬火冷却实验研究了加热工艺参数对硼钢微观组织和力学性能的影响,发现保温温度和保温时间可以明显改变淬后零件的力学性能,验证了利用分区加热冲压工艺生产变强度零件的可行性。分析了加热过程中的奥氏体化机理,并在奥氏体化形核、长大和碰撞的建模基础上,考虑保温温度与奥氏体体积分数的定量关系,建立了可以同时描述非等温和等温加热过程的奥氏体化动力学方程组,...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
离强钥热冲压零件在汽车上的应用
?硼钢分区加热冲压与热力相变耦合建模仿真研究???达到１５００?ＭＰａ，此时零件的微观组织主要为马氏体组织。为了实现该要求，??必须符合热冲压工艺的流程［８，９］：将硼钢板料加热至奥氏体化温度，保温使其??充分奥氏体化，随后迅速转移至压力机的模具上，使用带有冷却系统的模具??进行冲压成型并保压一段时间，保证零件的尺寸精度的同时获得完全马氏体??组织。??然而，近几年为了更好地满足碰撞吸能要求，提出了汽车关键碰撞结构??件需要在不同位置具有不同强度以承受不同碰撞载荷，变强度热冲压应运而??生＾１１］。以汽车Ｂ柱为例，如图２－２所示，其中部和顶端需要较高强度以抵??抗冲击时外部壳体入侵，而底端则需要较低强度、较高延展性以吸收冲击时??产生的能量，变强度汽车零部件对提高汽车碰撞安全性和保护乘员具有重要??意义。??
只能获得简单力学性能变化的冲压零件，无法满足碰撞中对零件多种??强度的要求［１９，２Ｇ］。??韩国材料科学研宄所的Ｗ．?Ｌｅｅ等％采用摩擦焊拼焊技术，如图２－４所示，??研究了不同材料拼焊板的冲压成形性能。??图２－４摩擦焊拼焊及拼焊板冲压成形性能??连续变截面板（ＴＲＢ）冲压技术［２Ｍ４１是通过控制轧机孔型得到厚度连续??变化的钢板，冲压后得到变厚度零件。德国亚琛工业大学的Ｍ．Ｕｒｂａｎｌ２５】等采??用高压板料成形技术研宄了梯度乳制钢板的成形工艺，并用有限元验证了该??成形工艺生产的性能分布，发现零件具有更优越的冲击性能。??连续变截面板（ＴＲＢ）冲压技术虽然能实现零件性能连续梯度变化，满??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的风机塔筒门框多目标优化研究[J]. 孟令锐,何海建,杨扬,祝蕴龙,晁贯良,董姝言. 机电工程. 2018(04)
[2]22MnB5硼钢板热冲压成形组织及力学性能研究[J]. 祝哮,王忠堂,林涛,卢金,史丽坤. 沈阳理工大学学报. 2015(06)
[3]热成形工艺中界面换热系数求解方法对比分析[J]. 常颖,唐行辉,王斌,盈亮,王存宇,赵坤民. 中南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]热冲压成形中的先进加热技术及设备[J]. 徐虹,张眸睿,谷诤巍,李欣,朱丽娟,吕萌萌,张志强. 锻压技术. 2014(12)
[5]AZ31镁合金板材自阻加热超塑成形及电流宏微观作用分析[J]. 张凯锋,刘泾源. 精密成形工程. 2014(06)
[6]Temperature distribution of boron-manganese sheet metal blank by induction heating in application for hot stamping[J]. Xu Ya,Liu Peixing,Wang Zijian,Zhang Yisheng. Engineering. 2014(05)
[7]22MnB5热变形行为研究及本构方程建立[J]. 曹淑芬,张立强,郭鹏程,李落星. 中国机械工程. 2014(09)
[8]回火温度对淬火后30MnB5热成形钢组织与性能影响[J]. 程俊业,赵爱民,陈银莉,汪志刚,曹佳丽. 北京科技大学学报. 2013(09)
[9]热成形钢22MnB5的Q&P工艺[J]. 徐方毅,胡树兵,陈宇. 材料科学与工程学报. 2013(03)
[10]含硼合金钢冲压成形的革新解决方法[J]. 张随. 汽车工艺与材料. 2013(02)
博士论文
[1]硼钢B1500HS的热冲压关键参数测试及其淬火性能研究[D]. 贺连芳.山东大学 2012
硕士论文
[1]基于淬火—碳分配（Q&P）工艺的热冲压成形技术研究[D]. 辛沛森.上海交通大学 2013
本文编号：3319905
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
离强钥热冲压零件在汽车上的应用
?硼钢分区加热冲压与热力相变耦合建模仿真研究???达到１５００?ＭＰａ，此时零件的微观组织主要为马氏体组织。为了实现该要求，??必须符合热冲压工艺的流程［８，９］：将硼钢板料加热至奥氏体化温度，保温使其??充分奥氏体化，随后迅速转移至压力机的模具上，使用带有冷却系统的模具??进行冲压成型并保压一段时间，保证零件的尺寸精度的同时获得完全马氏体??组织。??然而，近几年为了更好地满足碰撞吸能要求，提出了汽车关键碰撞结构??件需要在不同位置具有不同强度以承受不同碰撞载荷，变强度热冲压应运而??生＾１１］。以汽车Ｂ柱为例，如图２－２所示，其中部和顶端需要较高强度以抵??抗冲击时外部壳体入侵，而底端则需要较低强度、较高延展性以吸收冲击时??产生的能量，变强度汽车零部件对提高汽车碰撞安全性和保护乘员具有重要??意义。??
只能获得简单力学性能变化的冲压零件，无法满足碰撞中对零件多种??强度的要求［１９，２Ｇ］。??韩国材料科学研宄所的Ｗ．?Ｌｅｅ等％采用摩擦焊拼焊技术，如图２－４所示，??研究了不同材料拼焊板的冲压成形性能。??图２－４摩擦焊拼焊及拼焊板冲压成形性能??连续变截面板（ＴＲＢ）冲压技术［２Ｍ４１是通过控制轧机孔型得到厚度连续??变化的钢板，冲压后得到变厚度零件。德国亚琛工业大学的Ｍ．Ｕｒｂａｎｌ２５】等采??用高压板料成形技术研宄了梯度乳制钢板的成形工艺，并用有限元验证了该??成形工艺生产的性能分布，发现零件具有更优越的冲击性能。??连续变截面板（ＴＲＢ）冲压技术虽然能实现零件性能连续梯度变化，满??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的风机塔筒门框多目标优化研究[J]. 孟令锐,何海建,杨扬,祝蕴龙,晁贯良,董姝言. 机电工程. 2018(04)
[2]22MnB5硼钢板热冲压成形组织及力学性能研究[J]. 祝哮,王忠堂,林涛,卢金,史丽坤. 沈阳理工大学学报. 2015(06)
[3]热成形工艺中界面换热系数求解方法对比分析[J]. 常颖,唐行辉,王斌,盈亮,王存宇,赵坤民. 中南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]热冲压成形中的先进加热技术及设备[J]. 徐虹,张眸睿,谷诤巍,李欣,朱丽娟,吕萌萌,张志强. 锻压技术. 2014(12)
[5]AZ31镁合金板材自阻加热超塑成形及电流宏微观作用分析[J]. 张凯锋,刘泾源. 精密成形工程. 2014(06)
[6]Temperature distribution of boron-manganese sheet metal blank by induction heating in application for hot stamping[J]. Xu Ya,Liu Peixing,Wang Zijian,Zhang Yisheng. Engineering. 2014(05)
[7]22MnB5热变形行为研究及本构方程建立[J]. 曹淑芬,张立强,郭鹏程,李落星. 中国机械工程. 2014(09)
[8]回火温度对淬火后30MnB5热成形钢组织与性能影响[J]. 程俊业,赵爱民,陈银莉,汪志刚,曹佳丽. 北京科技大学学报. 2013(09)
[9]热成形钢22MnB5的Q&P工艺[J]. 徐方毅,胡树兵,陈宇. 材料科学与工程学报. 2013(03)
[10]含硼合金钢冲压成形的革新解决方法[J]. 张随. 汽车工艺与材料. 2013(02)
博士论文
[1]硼钢B1500HS的热冲压关键参数测试及其淬火性能研究[D]. 贺连芳.山东大学 2012
硕士论文
[1]基于淬火—碳分配（Q&P）工艺的热冲压成形技术研究[D]. 辛沛森.上海交通大学 2013
本文编号：3319905
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