超高强度厚钢板热成形换热性能研究及工艺参数优化

发布时间：2017-09-22 05:32

  本文关键词：超高强度厚钢板热成形换热性能研究及工艺参数优化

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【摘要】：随着汽车行业对于汽车重量减小，安全性和碰撞性能要求的提高，超高强度钢作为汽车的结构部件，在汽车行业中得到广泛的应用。热成形技术利用高强度钢板在高温时的流动性，使成形件具有成形精度高，，回弹小的优点，显微组织由奥氏体到马氏体的转变，大大提高了成形件的强度。虽然国内外各科研机构和汽车企业已开展了针对1-2mm的22MnB5超高强度钢的部分研究，但目前针对厚度较大的超高强度硼钢板的研究较少。 鉴于以上原因，本文以4mm厚的超高强度钢厚钢板为研究对象，研究其热成形过程的换热性能，并通过数值模拟方法对工艺参数进行优化，最后结合试验验证模拟结果。主要研究内容及结论如下： (1)将传统的牛顿冷却定律与热成形试验相结合，估算出冲压淬火过程的换热系数。并通过有限元模拟软件Pam-Stamp得到在不同压强下的仿真温度场，并与试验结果对比，从而验证试验求解换热系数方法准确性。 (2)将估算得到的换热系数与有限元模拟软件Pam-Stamp结合，以典型的U型件为例，研究主要工艺参数对厚硼钢板的热成形过程性能影响。结合实际工业需求，确定热成形厚板的最优的初始成形温度为800℃，最优的保压时间为10s。 (3)设计了厚硼钢板的热成形模具，并在初始成形温度为800℃，保压时间为10s的条件下进行了U型件热成形工艺试验。随后研究了U型件不同位置的微观组织形貌及显微硬度，结果显示微观组织以马氏体为主，底部和法兰处显微硬度可达到470HV以上。结果表明，在优化工艺中得到的热冲压U型件性能良好，能够满足生产工艺的要求。
【关键词】：超高强度钢 热成形 换热系数 工艺参数
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 汽车轻量化背景下的热成形技术概况11-19
• 1.2.1 热冲压材料12-13
• 1.2.2 热冲压工艺流程13-19
• 1.3 热冲压成形相关技术研究进展19-22
• 1.3.1 热成形有限元模拟19-20
• 1.3.2 热成形过程传热性能20-21
• 1.3.3 热成形工艺参数研究21-22
• 1.4 本文选题目的及研究内容22-26
• 1.4.1 本文选题目的22-23
• 1.4.2 本文主要研究内容23-26
• 第2章 超高强度钢热成形数值模拟基本理论26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 热成形热塑性本构关系26-30
• 2.2.1 热弹塑性本构方程的一般形式26-29
• 2.2.2 Mises屈服准则下的热弹塑性本构关系29-30
• 2.3 金属热加工中的传热学理论30-32
• 2.3.1 热力学第一定律30
• 2.3.2 热传递方程30-32
• 2.3.3 传热问题边界条件32
• 2.4 热冲压热-力-耦合本构关系32-34
• 2.4.1 温度场和应力场的相互作用33
• 2.4.2 温度场和相变场的相互作用33
• 2.4.3 应力场和相变场的相互作用33-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第3章 厚硼钢板热成形过程传热性能研究36-50
• 3.1 换热系数求解方法36-40
• 3.1.1 求解换热系数方法36-38
• 3.1.2 一维传热验证38-40
• 3.2 换热系数试验40-46
• 3.2.1 试验模型建立40-41
• 3.2.2 热冲压淬火过程换热系数41-46
• 3.3 求解方法的准确性46-47
• 3.4 本章小结47-50
• 第4章 基于数值模拟的厚硼钢板热成形工艺参数优化研究50-70
• 4.1 引言50
• 4.2 有限元模型的建立50-54
• 4.2.1 材料模型50-53
• 4.2.2 接触模型53-54
• 4.2.3 几何模型54
• 4.3 基于数值模拟的厚硼钢板热成形工艺参数优化研究54-67
• 4.3.1 试验方案54-55
• 4.3.2 初始成形温度对热成形件组织和性能的影响55-61
• 4.3.3 保压时间对热成形件性能的影响61-67
• 4.4 本章小结67-70
• 第5章 厚硼钢板热成形试验70-86
• 5.1 试验材料70-71
• 5.2 试验设备及仪器71-73
• 5.2.1 加热设备71
• 5.2.2 成形设备71-72
• 5.2.3 分析检测设备72-73
• 5.3 U 型件热成形模具结构设计73-76
• 5.3.1 U 型件几何模型73
• 5.3.2 模具结构设计73-76
• 5.4 试验方案76-78
• 5.5 试验结果与分析78-85
• 5.5.1 温度场分析79-81
• 5.5.2 金相组织分析81-82
• 5.5.3 显微硬度测试82-85
• 5.6 本章小结85-86
• 第6章 结论与展望86-88
• 参考文献88-94
• 致谢94

【参考文献】

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本文编号：899075