高强钢管冷弯成形及焊缝热处理技术研究
发布时间：2021-07-12 03:14
传动轴是汽车传动系统的重要组成部分,而传动轴管又是传动轴的主要部件,其主要作用就是连接万向节和滑动花键,并将发动机的动力传递给轮胎。目前,我国重汽、一汽、东风等大型汽车制造企业普遍采用屈服强度为480 MPa的普通钢材成形制造传动轴管。因钢材的强度相对较低,传递扭矩的能力较弱,只能通过增加钢管壁厚来满足重型载货汽车对传动轴管力学性能的要求,这无疑增加了传动轴管的重量,与汽车轻量化和节能减排的战略要求相违背。在保证传动扭矩的前提下,欲实现传动轴管的轻量化,必须提高其原材料的强度。因此,研究高强钢汽车传动轴管的成形及制造技术成为汽车工业的必然发展趋势。目前,人们围绕普通强度钢管坯在冷弯成形过程中的变形规律、焊接工艺参数对焊缝力学性能影响以及焊后热处理工艺对焊缝组织演变以及力学性能影响等方面开展了研究工作。但在高强钢汽车传动轴管的冷弯成形、高频焊接及后续热处理过程中仍存在几个关键问题亟需研究和解决:（1）高强钢管坯在冷弯成形过程中的变形规律;（2）冷弯成形过程中,轧辊孔型结构与高强钢管坯空间构型的内在联系;（3）高强钢待焊管坯最佳高频焊接工艺参数以及焊接温度区间的确定;（4）焊后热处理工艺参...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）传动轴装配图，（ｂ）传动轴结构图［１］
?山东大学博士学位论文???其中ｘ、ｒ、ｚ分别为管坯空间构型上各节点的坐标值，《表示形状函数控制参数，??６、ｚ，为第一道次轧辊孔型曲线上节点宽度方向及高度方向坐标值，ｒ２、ｚ２为第??二道次轧辊孔型曲线上节点宽度方向及高度方向坐标值。??ｐ，ｒ?ｖ?Ｓｈａｐｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?５（Ａ〇??ｔｈｅ?２ｎｄ?ｓｔａｎｄ?／?／?＞?＞＜ｙ??Ｚ?十＇八?Ｒｏｌｌｐａｓｓｏｆｔｈｅ??、丫?／＼／?１ｓｔ?ｓｔａｎｄ??图２－１形状函数法示意图［３７］??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈａｐｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｋｉｕｃｈｉ＊１７１??将成形前的板坯沿长度方向分割成初始长度ＡＸ〇的带状单元，该带状单元在??成形过程中满足以下约束条件：??（１）带状单元横截面内各点在成形过程中始终处于同一平面，即该平面与??义轴垂直。??（２）带状单元内应力在义方向的合力在成形过程中为零或小于某一给定值；??子单元宽向合力Ｆ?＝?７＾?—?７；?＝?０，７＾，７＾为子单元宽度方向的受力。??（３）中性层与中央层一致，剪切应变ｙｘｙ和剪切应力ｒｘｙ沿厚度方向均布，??且有在给定《值下将带状单元沿成形方向分阶段求解，最终可获??得板坯在冷弯成形过程中各部位的应力和应变。??将满足上述条件的单元进行分段逐步求解，使用增量法可得到每个单元的应??力和变形功，从而获得整个变形区间内坯料的总变形功的数学表达式：??＝?＾ＺｋＺｊＺｍ｛＾ｋ－ｌＪ，ｍ［（ｄＷＰ＼．ｊ，ｍ?＋?ｉｄＷｅ）ｋＪ，ｍ］｝?（２－３）??１９??
?第二章高强钢传动轴管冷弯成形过程中管坯空间构型计算方法???其中，（４＾＾；＾；＞１表示塑性变形功增量，（＾，＼；＞１表示弹性变形功增量，ＡＴ??为时间增量，Ａ：、ｙ、ｍ分别为管坯长度、宽度、厚度方向的单元层数，ＡＦ为单??个单元体积。??通过对冰求极小化，可确定形状函数的控制参数《值。由式（２－２）可求得??两轧辊间管坯上任意节点的坐标，将求得的节点坐标连接成的空间曲面，即可得??到管坯的最佳空间构型。??０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??Ｘ／Ｌ??图２－２形状函数随《值的变化??Ｆｉｇ．２－２?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈａｐｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｉ?ｖａｌｕｅｓ??Ｚ?①?③??■ｖ■②?④?Ｉ／：；．?ｚ２）??７２???Ｊ?ｉＹ，Ｚｄ???ｍ，，??，＝＝＝＝５＾５＾乂）??ｙ２?ｒｉ?ｒ??图２－３管坯回弹曲线示意图??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｌａｎｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｉｐｅ?ｂｉｌｌｅｔ??２０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]V-N微合金钢在线快速感应回火工艺中V（C,N）析出强化机制[J]. 李晓林,崔阳,肖宝亮,张大伟,金钊,程政. 金属学报. 2018(10)
[2]焊后热处理对Q460钢焊缝组织及冲击性能的影响[J]. 肖红军,田志凌,崔冰,江卓俊. 金属热处理. 2017(10)
[3]焊接热输入对厚壁X80管线钢粗晶热影响区组织及性能的影响[J]. 赵红波,毕宗岳,牛辉,包志刚,付宏强. 焊管. 2017(09)
[4]HFW焊管排辊成型焊接过程的三维温度场模拟[J]. 胡盛德,董晓俊,程学鹏,丁凡. 热加工工艺. 2017(05)
[5]热处理对X80管线钢焊缝粗晶区组织性能的影响[J]. 李光,徐学利,张骁勇,刘彦明. 热加工工艺. 2015(15)
[6]Gleeble 3500热模拟HFW焊接工艺研究[J]. 王军,谈笑,张峰,赵建龙,苏琬,权勇. 钢管. 2014(06)
[7]基于神经网络的直缝焊管高频感应焊接质量预测[J]. 于恩林,许学文,韩毅. 焊管. 2014(05)
[8]先进高强度钢 性价比和安全性高的汽车轻量化基础材料[J]. 朱敏彗. 汽车与配件. 2014(19)
[9]基于RBF神经网络脉冲熔化极惰性气体保护焊抗拉强度预测[J]. 张永志,董俊慧. 焊接. 2014(02)
[10]基于遗传算法优化BP神经网络的TIG焊缝尺寸预测模型[J]. 田亮,罗宇,王阳. 上海交通大学学报. 2013(11)
硕士论文
[1]高强钢汽车传动轴管辊弯成型过程管坯变形行为及辊形设计方法研究[D]. 翟镇.山东大学 2017
[2]直缝焊管高频接触焊过程温度场的三维数值分析及实验研究[D]. 孙春婷.燕山大学 2017
[3]高频直缝焊管动态中频感应加热过程数值分析及实验研究[D]. 赵天旭.燕山大学 2016
[4]80钢级抗硫ERW套管技术研究[D]. 张鹏.西安石油大学 2014
[5]带钢感应加热磁—热耦合场数值模拟研究[D]. 齐文亮.东北大学 2014
[6]高频焊管焊接温度测控及温度场数值模拟[D]. 林建.兰州理工大学 2010
[7]X80高强管线钢焊接性的模拟研究[D]. 刘哲.天津大学 2006
本文编号：3279083
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）传动轴装配图，（ｂ）传动轴结构图［１］
?山东大学博士学位论文???其中ｘ、ｒ、ｚ分别为管坯空间构型上各节点的坐标值，《表示形状函数控制参数，??６、ｚ，为第一道次轧辊孔型曲线上节点宽度方向及高度方向坐标值，ｒ２、ｚ２为第??二道次轧辊孔型曲线上节点宽度方向及高度方向坐标值。??ｐ，ｒ?ｖ?Ｓｈａｐｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?５（Ａ〇??ｔｈｅ?２ｎｄ?ｓｔａｎｄ?／?／?＞?＞＜ｙ??Ｚ?十＇八?Ｒｏｌｌｐａｓｓｏｆｔｈｅ??、丫?／＼／?１ｓｔ?ｓｔａｎｄ??图２－１形状函数法示意图［３７］??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈａｐｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｋｉｕｃｈｉ＊１７１??将成形前的板坯沿长度方向分割成初始长度ＡＸ〇的带状单元，该带状单元在??成形过程中满足以下约束条件：??（１）带状单元横截面内各点在成形过程中始终处于同一平面，即该平面与??义轴垂直。??（２）带状单元内应力在义方向的合力在成形过程中为零或小于某一给定值；??子单元宽向合力Ｆ?＝?７＾?—?７；?＝?０，７＾，７＾为子单元宽度方向的受力。??（３）中性层与中央层一致，剪切应变ｙｘｙ和剪切应力ｒｘｙ沿厚度方向均布，??且有在给定《值下将带状单元沿成形方向分阶段求解，最终可获??得板坯在冷弯成形过程中各部位的应力和应变。??将满足上述条件的单元进行分段逐步求解，使用增量法可得到每个单元的应??力和变形功，从而获得整个变形区间内坯料的总变形功的数学表达式：??＝?＾ＺｋＺｊＺｍ｛＾ｋ－ｌＪ，ｍ［（ｄＷＰ＼．ｊ，ｍ?＋?ｉｄＷｅ）ｋＪ，ｍ］｝?（２－３）??１９??
?第二章高强钢传动轴管冷弯成形过程中管坯空间构型计算方法???其中，（４＾＾；＾；＞１表示塑性变形功增量，（＾，＼；＞１表示弹性变形功增量，ＡＴ??为时间增量，Ａ：、ｙ、ｍ分别为管坯长度、宽度、厚度方向的单元层数，ＡＦ为单??个单元体积。??通过对冰求极小化，可确定形状函数的控制参数《值。由式（２－２）可求得??两轧辊间管坯上任意节点的坐标，将求得的节点坐标连接成的空间曲面，即可得??到管坯的最佳空间构型。??０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??Ｘ／Ｌ??图２－２形状函数随《值的变化??Ｆｉｇ．２－２?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈａｐｅ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｉ?ｖａｌｕｅｓ??Ｚ?①?③??■ｖ■②?④?Ｉ／：；．?ｚ２）??７２???Ｊ?ｉＹ，Ｚｄ???ｍ，，??，＝＝＝＝５＾５＾乂）??ｙ２?ｒｉ?ｒ??图２－３管坯回弹曲线示意图??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｌａｎｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｉｐｅ?ｂｉｌｌｅｔ??２０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]V-N微合金钢在线快速感应回火工艺中V（C,N）析出强化机制[J]. 李晓林,崔阳,肖宝亮,张大伟,金钊,程政. 金属学报. 2018(10)
[2]焊后热处理对Q460钢焊缝组织及冲击性能的影响[J]. 肖红军,田志凌,崔冰,江卓俊. 金属热处理. 2017(10)
[3]焊接热输入对厚壁X80管线钢粗晶热影响区组织及性能的影响[J]. 赵红波,毕宗岳,牛辉,包志刚,付宏强. 焊管. 2017(09)
[4]HFW焊管排辊成型焊接过程的三维温度场模拟[J]. 胡盛德,董晓俊,程学鹏,丁凡. 热加工工艺. 2017(05)
[5]热处理对X80管线钢焊缝粗晶区组织性能的影响[J]. 李光,徐学利,张骁勇,刘彦明. 热加工工艺. 2015(15)
[6]Gleeble 3500热模拟HFW焊接工艺研究[J]. 王军,谈笑,张峰,赵建龙,苏琬,权勇. 钢管. 2014(06)
[7]基于神经网络的直缝焊管高频感应焊接质量预测[J]. 于恩林,许学文,韩毅. 焊管. 2014(05)
[8]先进高强度钢 性价比和安全性高的汽车轻量化基础材料[J]. 朱敏彗. 汽车与配件. 2014(19)
[9]基于RBF神经网络脉冲熔化极惰性气体保护焊抗拉强度预测[J]. 张永志,董俊慧. 焊接. 2014(02)
[10]基于遗传算法优化BP神经网络的TIG焊缝尺寸预测模型[J]. 田亮,罗宇,王阳. 上海交通大学学报. 2013(11)
硕士论文
[1]高强钢汽车传动轴管辊弯成型过程管坯变形行为及辊形设计方法研究[D]. 翟镇.山东大学 2017
[2]直缝焊管高频接触焊过程温度场的三维数值分析及实验研究[D]. 孙春婷.燕山大学 2017
[3]高频直缝焊管动态中频感应加热过程数值分析及实验研究[D]. 赵天旭.燕山大学 2016
[4]80钢级抗硫ERW套管技术研究[D]. 张鹏.西安石油大学 2014
[5]带钢感应加热磁—热耦合场数值模拟研究[D]. 齐文亮.东北大学 2014
[6]高频焊管焊接温度测控及温度场数值模拟[D]. 林建.兰州理工大学 2010
[7]X80高强管线钢焊接性的模拟研究[D]. 刘哲.天津大学 2006
本文编号：3279083
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3279083.html
