【摘要】：通過熱成形高溫平板分區(qū)冷卻系列試驗(yàn),以淬火前后熱成形材料力學(xué)性能為評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)合正交試驗(yàn)分析方法研究了熱成形工藝條件下保壓時(shí)間、壓強(qiáng)和板料厚度對(duì)熱成形零件硬度強(qiáng)度的影響規(guī)律。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)"3σ法則"對(duì)優(yōu)化工藝下熱成形零件力學(xué)性能進(jìn)行分析,建立了基于柔性指數(shù)模型的熱成形鋼板強(qiáng)度硬度非線性回歸方程和熱成形鋼板強(qiáng)度-硬度等級(jí)評(píng)估區(qū)間圖。并基于優(yōu)化條件下的U型熱沖壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的正確性。結(jié)果表明:建立的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可為熱成形零件的力學(xué)性能預(yù)測和在線質(zhì)量檢測控制提供重要指導(dǎo)依據(jù)。
【圖文】：

ǎ噻剿魅瘸尚胃咔慷雀職辶ρ綆?能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，建立了適用于熱成形產(chǎn)品工業(yè)質(zhì)量評(píng)測的等級(jí)評(píng)估區(qū)間圖，為熱沖壓生產(chǎn)線的在線質(zhì)量檢測控制提供重要指導(dǎo)依據(jù)。1熱成形鋼板強(qiáng)度-硬度試驗(yàn)試驗(yàn)材料采用熱成形低碳硼合金熱軋鋼22MnB5，該鋼板的原始強(qiáng)度為500～600MPa，維氏硬度210HV左右，化學(xué)成分如表1所示。表1低碳硼合金22MnB5的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table1Chemicalcompositionof22MnB5steel(massfraction，%)CSiMnPSCrTiBNFe0.240.271.140.0150.0010.170.0360.0030.004Bal．試驗(yàn)所用裝置為高溫分區(qū)冷卻平板模具，如圖1所示。模具的上下模均分為冷區(qū)和熱區(qū)兩部分，熱區(qū)安裝有由控溫系統(tǒng)控制的電阻加熱棒，可將模具溫度控制在常溫25℃到500℃之間［7-10］。試驗(yàn)時(shí)，先將板料加熱到900℃，保溫3min，使板料均勻奧氏體化，然后將板料取出迅速轉(zhuǎn)移到已加熱至預(yù)定溫度的平板模具上。當(dāng)板料降溫至最佳成形溫度750℃時(shí)［11］合模保壓淬火。試驗(yàn)變量為保壓壓強(qiáng)和模具溫度，保壓壓強(qiáng)為:5MPa、10MPa、15MPa;熱區(qū)所用溫度分別為100、300、330、370、400和500℃，冷區(qū)保持室溫。試驗(yàn)后，在板料冷熱區(qū)A、B、C、D位置分別測取強(qiáng)度和硬度［12］，為獲得200～550HV全域覆蓋的硬度值，輔以空冷、風(fēng)冷水冷等工況。將測試結(jié)果匯總分析，發(fā)現(xiàn)該熱成形鋼板的強(qiáng)度、硬度呈現(xiàn)非線性增長特性。強(qiáng)度隨硬度增大而增大，且強(qiáng)度的增長速率也隨之增大，采用柔性指數(shù)函數(shù)模型來描述其關(guān)系，建立非線性回歸方程:S=a+b×exp(H/c)(1)式中，S為抗拉強(qiáng)度，H為維氏硬度，a、b、c為常系數(shù)。采用非線性回歸方程對(duì)強(qiáng)度硬度關(guān)系進(jìn)行擬合，擬合后常系數(shù)的數(shù)值分別為:a=48.91，b=353.85，圖1高溫平板分區(qū)冷卻實(shí)驗(yàn)裝置Fig．1Theexperimentalapparatusofthe

，輔以空冷、風(fēng)冷水冷等工況。將測試結(jié)果匯總分析，發(fā)現(xiàn)該熱成形鋼板的強(qiáng)度、硬度呈現(xiàn)非線性增長特性。強(qiáng)度隨硬度增大而增大，且強(qiáng)度的增長速率也隨之增大，采用柔性指數(shù)函數(shù)模型來描述其關(guān)系，建立非線性回歸方程:S=a+b×exp(H/c)(1)式中，S為抗拉強(qiáng)度，H為維氏硬度，a、b、c為常系數(shù)。采用非線性回歸方程對(duì)強(qiáng)度硬度關(guān)系進(jìn)行擬合，擬合后常系數(shù)的數(shù)值分別為:a=48.91，b=353.85，圖1高溫平板分區(qū)冷卻實(shí)驗(yàn)裝置Fig．1Theexperimentalapparatusofthethermalflatsub-regionalcoolingtestc=350.01。數(shù)據(jù)點(diǎn)及擬合曲線如圖2所示。圖2熱成形鋼板強(qiáng)度-硬度指數(shù)曲線Fig．2Curveofstrengthvs．hardnessforthehotformingsteel通過可靠性系數(shù)Ｒ2對(duì)擬合方程進(jìn)行可靠性檢驗(yàn)，Ｒ2定義如下:Ｒ2=1－∑(yi－y^i)2∑(yi－ys薸)2(2)且Ｒ2越接近于1，曲線擬合效果越好。代入試驗(yàn)數(shù)據(jù)，求得Ｒ2=0.9662，接近于1，研究結(jié)果表明:柔性指數(shù)模型對(duì)擬合熱成形鋼板淬火后強(qiáng)度硬度關(guān)系理想，可很好描述相關(guān)強(qiáng)度-硬度規(guī)律關(guān)系。2熱成形工藝對(duì)硬度-強(qiáng)度的影響分別設(shè)置不同的保壓壓力，保壓時(shí)間，板料厚度等成形因素，采用典型U形熱成形模型對(duì)不同工藝因素下熱成形零件強(qiáng)度硬度性能進(jìn)行研究，試驗(yàn)?zāi)＞呷鐖D3所示。試驗(yàn)時(shí)，保持水道通水，，先將板料加熱到900℃，保溫3min，然后轉(zhuǎn)移到帶有托料裝置的U形模具上，降溫至750℃時(shí)迅速?zèng)_壓成形，并保壓淬火。試驗(yàn)研究因素如表2所示。2.1強(qiáng)度-硬度指數(shù)預(yù)測模型驗(yàn)證本試驗(yàn)中采用特征位置硬度法研究不同工藝參206
【作者單位】： 大連理工大學(xué)工業(yè)裝備與結(jié)構(gòu)分析國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;大連理工大學(xué)汽車工程學(xué)院;大連理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAG05B01) 中國博士后科學(xué)基金(2014M561223) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(DUT14RC(3)032)
【分類號(hào)】：TG142.1

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本文編號(hào)：2517014