發(fā)布時間：2019-11-17 00:46

【摘要】：近年來,汽車輕量化成為汽車制造業(yè)發(fā)展的主要方向之一。鋁合金因為具有密度小、比強度高、抗腐蝕強、可回收再利用等優(yōu)點,成為實現(xiàn)汽車減重的主要輕量化材料。而鋁合金在室溫下成形能力有限,鋁合金熱沖壓成形工藝則可以提高材料的成形性,生產(chǎn)形狀復(fù)雜的汽車零件。鋁合金熱沖壓工藝過程是先將鋁合金板料加熱至固溶溫度,保溫一定時間后轉(zhuǎn)移到冷模具中進行熱沖壓成形,同時保壓淬火冷卻,然后進行時效強化處理。在AA6082鋁合金熱沖壓工藝中存在許多科學(xué)問題和工程問題：板料熱成形過程中的粘塑性特性和高溫變形行為,熱沖壓工藝對材料力學(xué)性能的影響規(guī)律,熱沖壓工藝參數(shù)對沖壓件成形的影響規(guī)律等等。因此,本文開展了對鋁合金熱沖壓工藝成形控性規(guī)律的研究和工藝的優(yōu)化。利用熱模擬實驗對AA6082鋁合金的高溫力學(xué)行為進行了研究,并分析了熱拉伸試件斷口附近表面和斷口形貌。AA6082鋁合金損傷斷裂機理主要為微孔洞的形核、長大和聚合,最終導(dǎo)致斷裂�；谠摀p傷演化機理,建立了相應(yīng)的損傷演化方程,方程中考慮了應(yīng)變、應(yīng)變速率、損傷值、損傷變化率和成形溫度等因素。將損傷演化方程耦合入基于位錯密度的統(tǒng)一粘塑性本構(gòu)方程中,建立耦合損傷變量的AA6082鋁合金材料本構(gòu)模型。利用遺傳算法工具箱確定模型中的材料常數(shù)�？梢詫崿F(xiàn)對鋁合金高溫力學(xué)行為的預(yù)測和因損傷引起的流變應(yīng)力陡降段的描述,較好地反映材料高溫變形本質(zhì)規(guī)律。利用Gleeble熱模擬實驗機,研究了變形量和變形速率對材料的力學(xué)性能的影響規(guī)律。建立形變強化模型,模型考慮了材料變形的影響、沉淀相強化效應(yīng)、位錯強化效應(yīng)和固溶溶質(zhì)強化效應(yīng)等。該模型實現(xiàn)了對鋁合金熱沖壓成形件性能變化較準(zhǔn)確的預(yù)測。通過實驗研究,對AA6082鋁合金熱處理工藝參數(shù)的影響規(guī)律進行研究。揭示了固溶時間、固溶溫度、淬火方式、時效等對試件力學(xué)性能和斷口形貌的影響規(guī)律。通過多目標(biāo)優(yōu)化算法NSGA-Ⅱ?qū)Τ尚渭估瓘姸群脱由炻蔬M行優(yōu)化,獲得優(yōu)化工藝參數(shù)。論文設(shè)計加工了鋁合金杯形件熱沖壓模具,并建立相應(yīng)的仿真模型,進行了鋁合金杯形件熱沖壓實驗和數(shù)值模擬。研究了鋁合金熱沖壓成形規(guī)律,分析了熱沖壓中存在的成形缺陷和損傷斷裂行為及機理。通過田口弘一實驗設(shè)計和數(shù)理統(tǒng)計方法,進行熱沖壓工藝參數(shù)對沖壓件成形性影響的顯著性分析,量化了工藝參數(shù)對熱沖壓成形件的厚度最小值和厚度均勻性的影響程度。研究結(jié)果表明壓邊力和摩擦系數(shù)對厚度最小值影響顯著,影響程度分別為35.3%和34.9%；沖壓速度對零件厚度均勻性影響顯著(40.4%)。并分析了壓邊力、摩擦系數(shù)和沖壓速度對熱沖壓成形性的影響,揭示了工藝參數(shù)對沖壓件的厚度分布、最小厚度、厚度均勻性、應(yīng)變路徑和失效形式的影響規(guī)律。對有限元仿真軟件進行二次開發(fā),通過Fortran語言編制程序,將鋁合金形變強化模型寫入有限元軟件的主程序中,實現(xiàn)對零件性能的仿真模擬預(yù)測。本文進行了鋁合金汽車隔板零件的成形性分析和沖壓實驗試制。采用數(shù)值模擬的方法,分析了熱沖壓汽車板件的應(yīng)力、應(yīng)變、厚度分布、減薄和成形精度的變化規(guī)律。本文采用響應(yīng)面法分析了板料初始成形溫度和壓邊力對減薄率和成形精度誤差的影響規(guī)律。結(jié)果表明：成形件的減薄率隨著板料初始成形溫度和壓邊力的增大而增加；成形精度誤差隨著板料初始成形溫度和壓邊力的增大而下降,通過進行多目標(biāo)優(yōu)化,可以得到Pareto最優(yōu)解。進而在保證減薄率和成形精度誤差都相對較小的情況下,確定優(yōu)化的鋁合金熱沖壓板形件的工藝參數(shù)。通過UG軟件設(shè)計汽車隔板零件的熱沖壓模具,編制機加工程序,通過D165高速銑削加工中心進行模具加工,并進行了該零件的熱沖壓實驗。仿真與實驗結(jié)果具有較好的一致性,實驗件具有較好的成形精度和性能。通過對熱沖壓鋁合金汽車板件成形和成性規(guī)律的探索和分析,為熱沖壓工藝在汽車板件制造中的應(yīng)用提供一定的理論參考。
【圖文】：

金板在熱沖壓工藝中的性能變化。Ｆａｎ等［１９３也研究了熱沖壓工藝中，材料熱逡逑處理條件和模具溫度對侶合金板材的熱成形及萍火一體化工藝的成形件強度逡逑的影響規(guī)律，同時利用ＴＥＭ和ＳＥＭ方法對其強化機理進行了探索。圖２－１逡逑為６Ａ０２鉛合金板材在不同固溶時間和時效條件下，，進行熱成形后的成形件逡逑的強度的變化規(guī)律。逡逑－邐立ａ邋Ｍ服謝化邐圓邋１００．邋ｆ伽j9；ｌ＂：ｘｉ２０ｈ邋ｍ逡逑強四扭拉強＾曑Ｉ邋Ｉ晉．人［時效：－Q�。E澹懾義希椋殄澹殄澹懾澹蓿輳殄澹保卞義希靛蝄⊙螅櫻蚣洌恚椋鑠澹擔(dān)板蜰B時效媝憤邋ＡＸＢ愧逡逑圖２－１不同熱處理條件對硬度的影響逡逑（ａ）不同固溶時間；（ｂ巧同時效方式逡逑吉林大學(xué)的曹德闖等通過數(shù)值模擬方法，進行了通過熱成形及冷模具逡逑渾火工藝生產(chǎn)汽車Ｂ－ｐｉｌｌａｒ的成形性分析。通過正交實驗設(shè)計分析了不同工逡逑藝參數(shù)的影響程度。逡逑曹園園等［３２］利用創(chuàng)ｅｅｂｌｅ－３５００熱模擬實驗機研究了邋６１８１－Ｈ１８鉛合金熱逡逑成形工藝，發(fā)現(xiàn)其高溫下的斷后伸長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過室溫，且通過優(yōu)化工藝參數(shù)逡逑后，熱成形鉛合金的抗拉強度比Ｈ１８狀態(tài)提高達(dá)３４％。逡逑李琳琳等［３３］通過正交實驗研究了邋６０１６－Ｈ１８鉛合金熱成形及烘烤時效工逡逑藝，結(jié)果表明變形溫度和冷卻速度的交互作用對該合金的抗拉強度影響明顯，逡逑在變形溫度４５０邋’Ｃ、保溫時間１８０邋Ｓ、冷卻速度６０邋ｋ／ｓ時，抗拉強度達(dá)到逡逑２８５ＭＰａ0逡逑北京科技大學(xué)的王寶雨老師和傅壘通過有限元和實驗的方法

中南大學(xué)的Ｚｈａｎｇ等ｔＷ，研究了包含片狀和棍狀的強化相的鉛合金孺變逡逑時效強化規(guī)律，并建立相應(yīng)的孺變時效本構(gòu)模型。文中將強化相形狀抽象成逡逑圓片形和細(xì)長的針狀（圖２－４），ｑ、１、ｈ和ｄ用來具體描述強化相的尺寸。逡逑（ａ）邐邐邋Ｗ逡逑導(dǎo)k五義嫌耄危皴澹藉澹歟溴義賢跡玻闖戀硐嗉負(fù)渭蚧煎義希ǎ幔┰殘吻傻硐�；（ｂ）针芯晳夙相辶x銜鬧薪⒌娜潯涫斃炕饕悸橇隋澹炔糠鄭直鷂汗倘莧苤是炕�，辶x銑戀硐嗲炕臀淮砬炕ㄍ跡玻擔(dān)�。辶x希保埃義

本文編號：2562092