BR1500HS高强钢激光焊管热成形性能研究

发布时间：2017-08-12 11:20

  本文关键词：BR1500HS高强钢激光焊管热成形性能研究

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【摘要】：高强钢热成形技术主要应用于汽车轻量化工程,高强钢热成形零件一方面可降低车身重量,另一方面可提高汽车安全系数。与高强钢板材热冲压相比,高强钢管材热成形不仅材料上可实现轻量化,而且在结构上可进一步减重,但对它的研究与应用还不够广泛与深入。本文以BR1500HS激光焊管为研究对象,通过实验与理论分析,主要对其氧化行为、组织力学性能演变及热成形性能等进行了研究。利用感应加热实验装置,对BR1500HS激光焊管进行了加热实验,研究了其升温及保温过程中加热温度、加热速率、保温时间、加热气氛等对氧化行为的影响。发现:600℃以下为缓慢氧化温度区间,600℃以上为快速氧化温度区间;在氮气中加热可明显减小氧化程度,获得表面质量良好的坯料;快速加热、短时保温可使母材获得细小的奥氏体初始晶粒,并避免其过度长大,此时成形坯料有更好的塑性,成形淬火后的零件有更高的强度。利用感应加热气压胀形装置,对BR1500HS激光焊管进行了自由胀形实验,研究了加热速率、保温时间、胀形温度等对自由胀形性能的影响,发现快速加热至奥氏体化温度,保温0-1min并在850-950℃内胀形可获得较大的极限胀形率。结合数值模拟分析了焊缝对胀形时变形协调性的影响,发现焊缝几何缺陷及焊缝区域匹配系数对热态时胀形的变形协调性有重要影响:匹配系数相对较高的管材胀形时,焊缝附近及对侧母材成为破裂危险区,焊管可获得较大的极限胀形率;匹配系数相对较低时,焊缝成为破裂危险区,焊管的极限胀形率较小;快速加热与短时保温可获得相对较大的焊缝区域匹配系数,从而获得较大的胀形极限。利用感应加热气压成形实验装置,对BR1500HS激光焊管进行了异形截面件成形实验,研究了其成形性能随成形温度、焊缝位置、成形速度、成形内压的变化规律。发现:其热成形性能相对冷成形时有较大提升,但650℃以下成形时热效应对回弹影响严重,合理的热成形温度区间为850-950℃;焊缝位置对其热成形性能影响不大,但对其常温预成形影响较大,焊缝处发生大变形时易开裂;成形速度对其热成形性能影响较大,成形速度过慢导致变形不协调,易造成开裂;合理的成形内压可促进材料贴模并提高淬火强化效果,从而保证成形零件的尺寸精度、组织及力学性能。
【关键词】：高强钢管材 焊缝 氧化行为 组织转变 力学性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U466;TG457.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高强钢材料发展及应用现状11-14
• 1.3 高强钢板材热成形技术研究现状14-16
• 1.3.1 高强钢板材热冲压成形技术原理14-15
• 1.3.2 高强钢板材热冲压技术研究现状15-16
• 1.4 高强钢管材热成形技术研究现状16-20
• 1.4.1 高强钢管材热成形技术原理16-17
• 1.4.2 高强钢管材热成形研究现状17-20
• 1.5 课题研究背景及意义20
• 1.6 课题主要研究内容20-22
• 第2章 BR1500HS激光焊管高温氧化行为22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 研究方案22-25
• 2.2.1 实验装置22-23
• 2.2.2 实验方案23-25
• 2.3 空气中氧化行为25-30
• 2.3.1 升温过程中氧化规律25-28
• 2.3.2 保温过程中氧化规律28-30
• 2.4 保护气体中氧化行为30-35
• 2.4.1 升温过程中氧化规律30-32
• 2.4.2 保温过程中氧化规律32-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 BR1500HS激光焊管加热过程力学性能及组织演变36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 研究方案36-37
• 3.2.1 实验装置36
• 3.2.2 实验方案36-37
• 3.3 原始管材组织及力学性能测试与分析37-39
• 3.4 加热及连续冷却过程中相变分析39-40
• 3.5 加热参数对母材及焊缝力学性能的影响40-45
• 3.5.1 加热速率对力学性能的影响40-43
• 3.5.2 保温时间对力学性能的影响43-45
• 3.6 加热参数对母材及焊缝组织演变的影响45-50
• 3.6.1 加热速率对组织演变的影响45-48
• 3.6.2 保温时间对组织演变的影响48-50
• 3.7 本章小结50-51
• 第4章 BR1500HS激光焊管胀形性能及变形协调性51-74
• 4.1 引言51
• 4.2 研究方案51-53
• 4.2.1 实验装置51-53
• 4.2.2 实验方案53
• 4.3 焊管的几何缺陷及组织均匀性分析53-57
• 4.3.1 焊缝几何缺陷分析54
• 4.3.2 焊缝区域匹配系数分析54-57
• 4.4 焊管的自由胀形性能57-61
• 4.4.1 常温自由胀形性能57-58
• 4.4.2 加热速率对热态自由胀形性能的影响58-59
• 4.4.3 胀形温度对热态自由胀形性能的影响59-60
• 4.4.4 保温时间对热态自由胀形性能的影响60-61
• 4.5 焊管自由胀形的变形协调性61-73
• 4.5.1 常温下焊缝对胀形均匀性及破裂位置的影响62-65
• 4.5.2 热态下焊缝对胀形均匀性及破裂位置的影响65-73
• 4.6 本章小结73-74
• 第5章 BR1500HS激光焊管异形截面件成形性能74-99
• 5.1 引言74
• 5.2 研究方案74-77
• 5.2.1 实验装置74-76
• 5.2.2 实验方案76-77
• 5.3 简单V形截面件热成形尺寸精度77-81
• 5.3.1 成形温度对尺寸精度的影响78-80
• 5.3.2 焊缝位置对尺寸精度的影响80-81
• 5.4 复杂V形截面件热成形尺寸精度81-89
• 5.4.1 复杂V形截面件结构及热成形工艺性分析81-83
• 5.4.2 成形速度对尺寸精度的影响83-84
• 5.4.3 焊缝位置对尺寸精度的影响84-88
• 5.4.4 内压对尺寸精度的影响88-89
• 5.5 复杂V形截面件热成形组织及力学性能89-98
• 5.5.1 热成形件各区域微观组织分析90-95
• 5.5.2 热成形件力学性能分析95-98
• 5.6 本章小结98-99
• 结论99-101
• 参考文献101-107
• 致谢107

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王利;杨雄飞;陆匠心;;汽车轻量化用高强度钢板的发展[J];钢铁;2006年09期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马宁;高强度钢板热成形技术若干研究[D];大连理工大学;2011年

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本文编号：661342