汽車工業(yè)的快速發(fā)展提高了人們的生活水平,改變了人們的出行習(xí)慣,同時(shí)也加劇了石油能源的消耗以及全球變暖問(wèn)題。汽車輕量化可以有效地降低車身重量,從而降低油耗,提高能源使用效率。6016鋁合金具有良好的斷裂韌性、耐蝕性、抗疲勞等特點(diǎn),且比強(qiáng)度較高,能在滿足車身零部件性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化。由于鋁合金的延展性差,冷沖壓成形容易產(chǎn)生破裂及回彈等問(wèn)題,且難以成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件;熱成形雖然可以有效提高材料的塑性,但會(huì)降低成形件的強(qiáng)度,后續(xù)的時(shí)效強(qiáng)化會(huì)造成成形精度的下降。因此,在熱成形技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出了在成形的同時(shí)進(jìn)行保壓淬火的熱沖壓成形技術(shù),不僅提高了成形過(guò)程中板料的塑性,同時(shí)也滿足了結(jié)構(gòu)件對(duì)強(qiáng)度、硬度等性能的要求,并很好地解決了回彈問(wèn)題。本文采用Gleeble1500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)6016鋁合金在熱沖壓成形過(guò)程中的力學(xué)行為進(jìn)行探究,獲取變形溫度在450℃、480℃和500℃,應(yīng)變速率在0.1s~(-1)、1s~(-1)和10s~(-1)條件下的單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,分析損傷的演化規(guī)律�；谶B續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)和統(tǒng)一粘塑性本構(gòu)理論,耦合位錯(cuò)、損傷等微觀變量,構(gòu)建損傷本構(gòu)模型,模型可以有效地對(duì)6016鋁合金高溫成形過(guò)程中的均勻塑性變形、損傷破壞兩個(gè)階段進(jìn)行描述。分別就三種目標(biāo)函數(shù),對(duì)模型中材料常數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)遺傳優(yōu)化計(jì)算,并對(duì)比所確定材料常數(shù)的預(yù)測(cè)能力,從而確定材料模型中18個(gè)材料常數(shù)的最優(yōu)解。利用半隱式求解法編寫統(tǒng)一粘塑性損傷本構(gòu)模型的子程序,進(jìn)行高溫單軸拉伸實(shí)驗(yàn)的有限元模擬,驗(yàn)證了模型的有效性。研制U型件的熱沖壓成形實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行成形實(shí)驗(yàn)。使用所開發(fā)的材料模型,對(duì)U型件的熱沖壓成形進(jìn)行有限元數(shù)值模擬。分析了成形過(guò)程中板料的溫度場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、損傷演化。應(yīng)變場(chǎng)的分析結(jié)果顯示大變形量主要分布在U型件的圓角處,損傷的分布也呈現(xiàn)出同樣的規(guī)律,且底邊圓角處的損傷量最大。厚度分布模擬值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比顯示底邊圓角處的厚度減薄率最大。開發(fā)的材料模型能有效地對(duì)6016鋁合金在熱沖壓成形過(guò)程中的熱變形行為進(jìn)行預(yù)測(cè)。模型在實(shí)際零部件的熱沖壓成形工藝設(shè)計(jì)中具有積極作用,能夠應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)中。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG306;TG146.21
【部分圖文】：

由于鋁合金板材的局部拉延性不好，室溫狀態(tài)下直接沖壓成形容易破裂，難控制，因此為了得到冷成形的鋁合金結(jié)構(gòu)件，通用汽車公司采用了中間壓相結(jié)合的冷成形方法[14]，其工藝過(guò)程如圖 1.1 所示[15]。應(yīng)變極限為板料受的一次冷沖壓成形的進(jìn)給量，根據(jù)進(jìn)給量合理設(shè)置沖壓量并進(jìn)行預(yù)沖壓預(yù)成形的板料進(jìn)行中間退火，將中間退火的板料轉(zhuǎn)移至成形設(shè)備中進(jìn)行形。鋁合金的冷成形過(guò)程中仍突顯出很多問(wèn)題，Golovashchenko S 和 Krau了提高冷成形鋁合金結(jié)構(gòu)件的成形性，利用中間退火-冷沖壓相結(jié)合的冷術(shù)并在中間退火這一階段將成形件置于爐內(nèi)整體進(jìn)行熱處理，重復(fù)多次操出鋁合金 6111-T4 杯凸件。該實(shí)驗(yàn)將鋁合金的延伸率進(jìn)行了極大地提高，材料的 25%提高至了 45%。拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明退火溫度在 250℃時(shí)，退火s 并不影響后續(xù)的時(shí)效處理。Wang K 等人[17]探究了中間退火條件對(duì) 6000 鋁合金冷沖壓成形件性能的影響，研究表明 425℃時(shí)退火處理 10s 可以明材料的塑性，但是會(huì)顯著降低成形件的強(qiáng)度。

成形技術(shù)成形工藝流程如圖 1.2 所示，先將鋁合金等高強(qiáng)度輕加熱到 200℃~400℃，以便金屬材料可以獲得理想的料迅速移至成形模具裝置內(nèi)進(jìn)行沖壓成形，從而獲得回彈以及較高強(qiáng)度的輕質(zhì)合金結(jié)構(gòu)件。依據(jù)鋁合金溫成形分為等溫成形(Ⅱ)和非等溫成形(Ⅰ和Ⅲ)兩大類料和模具的溫度較接近，因此板料在成形過(guò)程中溫度溫成形過(guò)程中由于板料和模具之間存在著較大的溫，當(dāng)模具溫度遠(yuǎn)低于板料溫度時(shí)，板料溫度會(huì)大幅高時(shí)，板料溫度會(huì)發(fā)生一定幅度地上升，而在工業(yè)化的溫度都會(huì)存在較大溫差，多為非等溫成形。

合金中的應(yīng)用。沖壓成形技術(shù)鋁合金得到了極大的發(fā)展，但是大規(guī)模的向整個(gè)行業(yè)金板料的局部延展性較差，冷成形容易產(chǎn)生裂紋，并較復(fù)雜時(shí)冷成形難以實(shí)現(xiàn)加工成形；溫成形技術(shù)對(duì)工大規(guī)模生產(chǎn)；普通熱成形技術(shù)雖然極大地提高了板強(qiáng)度。因此為保證成形件的結(jié)構(gòu)尺寸精度以及機(jī)械少的，借鑒于高強(qiáng)度硼鋼板材熱沖壓技術(shù)的成功，逐鋁合金板材成形的領(lǐng)域中。圖 1.3 展示了目前汽車上技術(shù)制造的結(jié)構(gòu)件，主要有保險(xiǎn)杠、門檻、B 柱、構(gòu)等。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2890372