轻量化输电金具新工艺及高强钢多层板热成形研究

发布时间：2017-10-08 15:26

  本文关键词：轻量化输电金具新工艺及高强钢多层板热成形研究

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【摘要】：现如今,轻量化、节能、高效性已成为各工业领域的发展趋势,许多产业(如汽车、航空、医疗器械、电力电网)对于新材料、新工艺的需求越来越高,而这种趋势在我国电力行业的发展上尤为明显。未来几十年我国高压输变电线路领域将迎来前所未有的发展机遇,同时也对输电线路金具的制造技术提出巨大挑战。我国电力金具产品采用新材料,提高材质的强度,减轻零件重量的需求显得非常迫切。传统高压输电线路连接金具制造工艺复杂,零件表面粗糙,消耗钢材多,承载性能差、金具的自身重量增大杆塔的负重载荷。本文基于热冲压成形技术,提出多层高强钢薄板热成形新工艺,采用经热冲压工序生产出的高性能超高强硼钢多层板结构,代替原来的挂板金具本体,利用淬火超高强钢材料重量轻、强度性能大等优势,达到实现电力金具高性能、轻量化的目的。本文根据新型轻量化超高强钢多层叠层板金具的加工工艺,对叠层结构中深U形零件的热成形进行了热-力-相变耦合数值模拟,板料与模具间良好的接触热导是热成形获得全马氏体超高强钢的重要保证。通过有限元力学分析、电磁特性分析,验证了新型多层板金具的应用可靠性,结果发现,叠层结构有利于改善过流金具的电磁损耗;挂板本体采用四层或五层高性能淬火硼钢堆叠结构,层板间施加稳固约束,对多层板金具在大承载状态下的应力分布、形变挠度有大幅度改善。通过对双层和三层板平模热成形实验研究发现,多层板热成形传热过程受界面接触压强的重要影响。多层板的内外板层在强度和塑性特性上呈现很大差异,SEM扫描电镜观察发现,三层多层板的外层微观组织演变程度明显强于内层板。后续进行了回火实验,总结出优化多层板件强度与塑性综合指标的工艺方案。在研究结论前提下,以双层1.8mm叠层板热成形为实践指导,依据叠层结构中深U形零件的特点,设计一整套多层板热弯曲成形模具,试验得到高精度、高强度性能均一的多层板U形件,为轻量化、高性能电力连接金具的实际生产和工程应用打下坚实的基础。
【关键词】：热成形 高强钢 电力连接金具 多层板 轻量化 模具设计
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 高强钢多层板热成形技术10-12
• 1.3 多层板成形研究现状12-15
• 1.4 选题背景及意义15-16
• 1.5 本文主要研究内容16-17
• 2 轻量化输电连接金具的设计与模拟研究17-40
• 2.1 引言17-18
• 2.2 高强钢多层堆叠板金具结构18-21
• 2.3 金具结构力学分析21-28
• 2.4 多层板金具电磁特性28-32
• 2.5 热冲压弯曲数值模拟32-38
• 2.6 本章小结38-40
• 3 高强钢多层板热成形基础实验40-63
• 3.1 引言40
• 3.2 多层板热成形传热特性40-45
• 3.3 多层板热成形实验45-49
• 3.4 性能测试与微观分析49-57
• 3.5 回火实验分析与讨论57-61
• 3.6 本章小结61-63
• 4 多层板热弯曲模具设计与验证63-75
• 4.1 引言63
• 4.2 模具整体结构设计63-67
• 4.3 模块的结构与布置67-68
• 4.4 斜楔机构的设计与作用68-70
• 4.5 模具运动关系分析70-71
• 4.6 多层板热弯曲成形试验71-74
• 4.7 本章小结74-75
• 5 总结与展望75-78
• 5.1 全文总结75-77
• 5.2 研究展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-84
• 附录I 攻读学位期间所发表的论文84

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