金属板料成形性能测定及载荷曲线形态分析

发布时间：2017-09-01 07:13

  本文关键词：金属板料成形性能测定及载荷曲线形态分析

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【摘要】：制造业的发展与进步促进了相应加工业的发展。但是有限的资源对材料的成形、制造、使用过程都提出了更高的要求。环境恶化,轻量化的提出使金属板料更受世人瞩目,金属板料成形性能的研究显得更加重要。本文通过金属板料成形的方式及目前发展的现状,对材料的成形方式方法进行归纳,总结影响材料成形性能的因素、产生缺陷的原因与解决的方法。以304不锈钢和双相钢DP780分别作为高强钢和双相钢的代表进行实验,掌握两种材料的组织结构并进一步研究其成形性能及影响因素。在对两种材料进行组织结构分析的过程中了解到304不锈钢的主要组织成分是奥氏体,DP780的组织成分主要是马氏体和铁素体。奥氏体具有强塑性、韧性、低强度;马氏体具有高强度高硬度;铁素体强度、硬度不高,具有良好的塑性韧性。因此304不锈钢具有好的塑性韧性。DP780有一定的塑性韧性,但比304不锈钢要弱。借助拉伸试验对304不锈钢和双相钢DP780进行实验求得力学性能参数。试验发现:304不锈钢进行拉伸实验会出现微颈缩现象,双相钢DP780没有出现。分析结果得到304不锈钢的抗拉强度为722MPa,非比例强度为307.6MPa,硬度208.95HRC;双相钢DP780的抗拉强度为912.9 MPa,非比例强度753.1MPa,硬度120.57HRC。这说明双相钢DP780的脆性大,强度比较高,304不锈钢有较高的塑性、拉延性。借助ST12分别用改装后的小松伺服压力机和杯突试验机进行杯突胀形实验,对两种实验方法进行了对比发现:利用小松伺服压力机测定的实验杯突值10.4454要比传统杯突机测得的杯突值10.62要精确,能够准确测到小数点后4位,这要比传统的杯突值的精度要高100倍。最终得到在实验误差允许的范围内利用改装的小松伺服压力机进行杯突实验是可行的。利用改装后速度可控的小松伺服压力机对304不锈钢和双相钢DP780进行杯突实验,在实验过程中将冲头速度作为变量进行研究。分析实验数据发现:同种材料不同冲压速度的杯突值随着速度的增大,不断减小:从3mm/s增大到30mm/s的过程中304不锈钢杯突值从9.3872mm降低到8.5934mm,DP780杯突值从7.5348mm降低到7.387mm。这使速度对材料的拉胀成形性能的影响得到确认:在3mm/s-30mm/s这个区间内随着速度的升高材料杯突值不断减小,材料的抗破裂成形性能逐渐降低。最终总结为材料的胀形性能随着冲压速度增大不断降低,这对在与速度有关的场合正确选用合适的材料有指导意义。在304不锈钢和双相钢DP780之间进行比较发现,相同速度下304不锈钢的实验杯突值比双相钢DP780的大。对实验后的样品进行观察发现在断口位置上304不锈钢和双相钢DP780之间也存在着差异。304不锈钢的破裂位置在凸包沿径向的一侧出现破裂,双相钢DP780是在凸包的最低端与球头凸模最先接触的位置上出现横向裂纹。这些实验结果与材料的成形性能有关,受力学性能的影响。计算机的发展促进了模拟软件的应用。利用数值模拟软件对材料胀形实验过程进行模拟,得到成形结果与实验结果一致。证明实验过程的规范性、结果处理的正确性。载荷曲线形态分析是对实验结果的归类处理,通过杯突实验中记录下来的位移-载荷曲线进行分析归纳整理。得到任意瞬时板料的应力-杯突实验值的关系式,并根据实验结果做出曲线图。
【关键词】：金属板料 成形性能 拉伸实验 杯突实验 载荷曲线 形态分析
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386.1
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 课题研究的背景与意义13-14
• 1.2 国内外金属板料研究现状14-15
• 1.3 常用金属成形性能测试方法15-20
• 1.4 载荷曲线与材料成形性能之间的关系20-21
• 1.5 研究意义21-22
• 第二章 实验用材料基本性能分析22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 高强钢的基本特征22-26
• 2.2.1 高强钢的国内外发展22-23
• 2.2.2 高强钢板在汽车工业中的应用23
• 2.2.3 高强钢冲压过程中遇到的问题23-24
• 2.2.4 304不锈钢板料的基本参数24-26
• 2.3 双相钢的基本特征26-28
• 2.3.1 双相钢的发展26-27
• 2.3.2 双相钢板在汽车工业中的应用27
• 2.3.3 双相钢冲压过程中遇到的问题27
• 2.3.4 DP780钢板料的基本参数27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 拉伸实验测试板料力学性能30-38
• 3.1 引言30
• 3.2 拉伸试验的基本原理30-31
• 3.3 拉伸实验的实验准备31-32
• 3.4 拉伸实验的过程32-34
• 3.5 拉伸实验的结果发析34-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 胀形实验测试板料成形性能38-51
• 4.1 引言38
• 4.2 试验的基本原理38-39
• 4.3 胀形实验的实验的实验准备39-46
• 4.3.1 实验材料及方法39-40
• 4.3.2 实验方法40-44
• 4.3.3 实验结果44-46
• 4.4 胀形实验的过程46-47
• 4.5 胀形实验的结果处理47-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第五章 数值模拟校核材料的成形性能51-58
• 5.1 引言51-54
• 5.2 数值模拟方法及应用分析54
• 5.3 数值模拟试样的胀形实验过程54-55
• 5.4 模拟结果分析55-56
• 5.5 本章小结56-58
• 第六章 材料成形过程中载荷曲线分析58-64
• 6.1 引言58
• 6.2 载荷曲线的建立及应用分析58-59
• 6.3 杯突实验试样瞬时应力公式推导59-61
• 6.4 推导公式应用与分析61-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第七章 总结与展望64-66
• 7.1 工作总结64
• 7.2 创新点64-65
• 7.3 展望与规划65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果69-70
• 致谢70-72

【参考文献】

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本文编号：770665