电流辅助热成形高强钢细长结构件的成形质量与组织控制

发布时间：2017-09-15 01:33

  本文关键词：电流辅助热成形高强钢细长结构件的成形质量与组织控制

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【摘要】：随着汽车工业对车身轻量化、降低燃料消耗及安全性的要求日益提高,高强钢材料得到越来越广泛的应用。但是由于高强钢材料屈服强度和抗拉强度高,成形性能很差,成形后回弹严重、易开裂,严重制约了高强钢材料在汽车结构件上的应用。本课题目标成形件为后车门防撞梁,是一种通过拉深成形的高强钢细长结构件,采用传统热成形方式,将会带来生产效率低、成本高、设备损耗大等问题。电流辅助热成形可以有效改善传统热加工工艺中的缺点及不足,实现对高强钢板材的加工成形。本课题首先对双相高强钢DP1180板材进行了常规力学性能测试及电、热性能参数测定实验,得到了板材在不同电流密度下的升温曲线,初步确定了电流密度为10A/mm2~10.8A/mm2时,板材的温度可以控制在750?C~900?C间,同时对不同电流密度下的加热板材进行微观组织观察,明确不同自阻加热温度对微观组织的影响。为了获得高强钢材料在电流作用下的力学性能变化规律,本课题设计了针对高强钢板材的电流辅助单向拉伸实验,通过自行设计的电加热拉伸夹具,在不同参数下进行实验。实验分析了拉伸应力-应变曲线的变化规律,得到了电流密度、应变速率、拉伸速率及试样标距等参数下影响下高强钢应力-应变曲线变化规律,即除变量外其他实验参数相同时,电流密度的增加将导致材料抗拉强度及延伸率的降低;标距长度的增大将导致试样抗拉强度的降低,对延伸率基本没有影响;应变速率的提高将导致材料抗拉强度及延伸率的降低。同时通过断口分析及微观组织分析,总结了电流辅助单向拉伸实验的微观机理。通过三维绘图软件进行了细长结构件的三维建模及成形模具设计,并通过初步实验及有限元模拟优化了模具参数。在细长结构件试制过程中,分别在600?C至850?C间五种不同的温度下进行成形实验,得到了满足要求的成形件。热成形实验后,对成形件进行了表面质量、裂纹、成形件壁厚、抗拉强度及微观组织的分析,确定了电流1450A加热,900?C保温,降温至800?C时成形为比较理想的成形工艺,并对成形过程中的问题进行了分析,对质量控制层面进行了探讨。
【关键词】：高强钢DP1180 电流辅助 细长结构件 质量控制
【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;TG142.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 课题背景与意义10
• 1.2 车用高强钢与车门防撞梁10-16
• 1.2.1 车用高强钢的分类11-12
• 1.2.2 车用高强钢的发展12-13
• 1.2.3 高强钢板材应用及研究现状13-14
• 1.2.4 车门防撞梁及其分类14-16
• 1.3 高强钢的热成形生产工艺及发展情况16-18
• 1.3.1 高强钢的热成形技术16-17
• 1.3.2 热成形技术应用及发展17-18
• 1.3.3 传统热成形加热方式的不足与缺陷18
• 1.4 电流辅助热成形技术18-26
• 1.4.1 新兴的电加热技术18-19
• 1.4.2 电流辅助热成形技术原理19-20
• 1.4.3 电流辅助热成形技术特点20-21
• 1.4.4 电流辅助热成形技术国内外发展现状21-26
• 1.5 课题主要研究内容26-28
• 第2章 实验材料、设备及方案28-36
• 2.1 引言28
• 2.2 实验材料28-30
• 2.3 实验设备30-34
• 2.3.1 成形压力机30
• 2.3.2 低压高流电源30-31
• 2.3.3 板材通电夹持装置31-32
• 2.3.4 板材实时测温装置32-33
• 2.3.5 电流辅助拉伸设备33-34
• 2.3.6 显微组织分析设备34
• 2.4 实验方案34-36
• 第3章 高强钢板材的电热性能实验36-54
• 3.1 引言36
• 3.2 高强钢电加热升温实验36-38
• 3.2.1 成形温度的判断36-37
• 3.2.2 电加热升温实验方案设计37-38
• 3.3 升温实验结果分析38-41
• 3.3.1 电加热升温曲线分析38-39
• 3.3.2 板材不同位置组织分析39-41
• 3.4 高强钢电流辅助单向拉伸实验41-44
• 3.4.1 拉伸夹具设计及拉伸试样41-43
• 3.4.2 实验方案设计43-44
• 3.5 拉伸实验结果分析44-52
• 3.5.1 拉伸应力-应变曲线分析44-46
• 3.5.2 各项实验参数对拉伸实验的影响46-50
• 3.5.3 断口分析50-51
• 3.5.4 轴向不同位置组织分析51-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第4章 细长结构件电流辅助热成形工艺实验54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 高强钢防撞梁成形模具设计54-56
• 4.2.1 防撞梁三维建模及优化处理54-55
• 4.2.2 电流辅助成形实验的模具设计及配套部件设计55-56
• 4.3 电流辅助热成形实验56-61
• 4.3.1 成形装置组建及工艺流程设计56-58
• 4.3.2 细长结构件电流辅助热成形实验58-61
• 4.4 成形质量分析及组织控制探讨61-68
• 4.4.1 表面质量及裂纹62
• 4.4.2 典型区域截面的厚度分析62-64
• 4.4.3 不同成形参数条件下的抗拉强度对比64-65
• 4.4.4 不同位置组织分析65-67
• 4.4.5 综合评估及探讨67-68
• 4.5 本章小结68-70
• 结论70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果76-78
• 致谢78

【参考文献】

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2 吴华春;李名尧;蒋启;缪新悦;;国内外汽车钢板的发展概况研究[J];机械设计与制造;2011年07期

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1 沈永波;汽车防撞梁热冲压成形实验研究[D];吉林大学;2012年

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本文编号：853554