本文關(guān)鍵詞：模具間隙與冷卻系統(tǒng)對(duì)熱沖壓硼鋼變形及組織性能影響

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【摘要】：當(dāng)前,隨著全球范圍內(nèi)的生態(tài)危機(jī)與能源危機(jī)日益嚴(yán)重,實(shí)現(xiàn)汽車輕量化勢在必行。高強(qiáng)度鋼的使用被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。熱沖壓成形工藝不僅能有效地解決高強(qiáng)度鋼冷沖壓成形的變形抗力大、回彈嚴(yán)重等缺點(diǎn),更能大幅度提高鋼的強(qiáng)度。但熱沖壓件在保壓冷卻過程中容易產(chǎn)生較大溫差,在制件內(nèi)部形成熱應(yīng)力,影響制件的組織和性能。本文以汽車B柱為原型,以22MnB5的U形件熱沖壓成形為研究對(duì)象,通過理論分析、數(shù)值模擬以及試驗(yàn)驗(yàn)證的方法,開展高強(qiáng)度硼鋼的熱沖壓成形工藝研究。首先,利用DEFORMV11.0軟件建立了U形件熱沖壓有限元模型,并進(jìn)行熱沖壓過程的數(shù)值模擬,對(duì)板料的形變過程、溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場、微觀組織轉(zhuǎn)變、減薄率的分布特點(diǎn)進(jìn)行分析,確定建立的模型合理。基于有限元模型進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了模具間隙對(duì)制件貼模場、制件減薄率、溫度場以及制件微觀組織轉(zhuǎn)變的影響。結(jié)果表明,工模貼合狀態(tài)能顯著影響制件的溫度場。當(dāng)模具間隙為0.95t-1.00t時(shí),制件減薄率保持在10%以內(nèi),板料貼模良好,各部位冷卻較為均勻,馬氏體的轉(zhuǎn)變率較高。分析了冷卻系統(tǒng)對(duì)熱沖壓件溫差場和微觀組織轉(zhuǎn)變的影響機(jī)制和規(guī)律。研究表明,冷卻系統(tǒng)主要通過提高模具內(nèi)部溫度梯度、熱流速率以及模具表面與制件的溫差,降低模具工作面的溫度,從而影響制件溫度場；合理提高冷卻水的流速,可以提高制件冷卻速度；通過調(diào)整局部冷卻水流速率,可以降低板料溫差。從而提出了一種通過控制局部冷卻水的流速,調(diào)整制件溫度場,實(shí)現(xiàn)制件同步冷卻的方法。通過熱沖壓試驗(yàn),對(duì)制件溫度、力學(xué)性能的測量以及微觀組織,分析結(jié)果表明,試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)吻合度好,熱沖壓件各部位的組織以馬氏體為主,抗拉強(qiáng)度達(dá)到1400-1600MPa。該試驗(yàn)證明了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。本研究對(duì)熱沖壓工藝參數(shù)設(shè)置與實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：熱沖壓成形 數(shù)值模擬 模具間隙 冷卻系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 熱沖壓工藝概述10-13
• 1.2.1 熱沖壓成形原理10-12
• 1.2.2 熱沖壓工藝特點(diǎn)12-13
• 1.3 熱沖壓工藝研究與應(yīng)用現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 國內(nèi)外熱沖壓研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國內(nèi)外熱沖壓應(yīng)用現(xiàn)狀14-15
• 1.4 數(shù)值模擬技術(shù)15-17
• 1.4.1 熱沖壓工藝中的數(shù)值模擬應(yīng)用15-16
• 1.4.2 DEFORM數(shù)值模擬軟件簡介16-17
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容與意義17-18
• 2 熱成形及模擬仿真基本理論18-25
• 2.1 金屬塑性成形基本理論18-21
• 2.1.1 金屬薄板沖壓成形中受力分析18-19
• 2.1.2 金屬熱塑性成形微觀分析19-21
• 2.2 傳熱學(xué)基本原理21-23
• 2.2.1 熱傳導(dǎo)理論基礎(chǔ)21
• 2.2.2 熱傳遞的基本形式21-22
• 2.2.3 熱傳導(dǎo)微分方程22
• 2.2.4 溫度場的邊值條件22-23
• 2.3 剛粘塑性材料流動(dòng)基本方程23-24
• 2.4 形變與溫度場之間的相互影響24-25
• 2.4.1 形變對(duì)溫度場的影響24
• 2.4.2 板料溫度場對(duì)應(yīng)變的影響24-25
• 3 熱沖壓數(shù)值模擬與分析25-54
• 3.1 熱沖壓有限元模型的建立25-32
• 3.1.1 幾何模型的建立25-26
• 3.1.2 單元與網(wǎng)格劃分26-27
• 3.1.3 材料模型的選擇與建立27-30
• 3.1.4 熱沖壓過程中的相關(guān)參數(shù)及其設(shè)置30-32
• 3.2 熱沖壓成形過程模擬與分析32-40
• 3.2.1 應(yīng)力應(yīng)變分析33-35
• 3.2.2 溫度場變化分析35-38
• 3.2.3 微觀組織轉(zhuǎn)變分析38-40
• 3.3 模具間隙對(duì)22MnB5熱沖壓成形的影響40-45
• 3.3.1 模具間隙對(duì)制件貼模場的影響40-41
• 3.3.2 模具間隙對(duì)制件厚度的影響41-42
• 3.3.3 模具間隙對(duì)溫度場的影響42-43
• 3.3.4 模具間隙對(duì)制件微觀組織分布的影響43-45
• 3.3.5 結(jié)論45
• 3.4 冷卻系統(tǒng)對(duì)22MnB5熱沖壓成形的影響45-53
• 3.4.1 水流速度與換熱系數(shù)的轉(zhuǎn)換45-46
• 3.4.2 冷卻系統(tǒng)對(duì)溫度場的影響46-52
• 3.4.3 冷卻系統(tǒng)對(duì)制件組織分布的影響52
• 3.4.4 結(jié)論52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 4 22MnB5鋼熱沖壓成形試驗(yàn)54-64
• 4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備與過程54-58
• 4.1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備54-56
• 4.1.2 試驗(yàn)過程56-58
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析58-63
• 4.2.1 熱沖壓件溫度變化分析58-59
• 4.2.2 熱沖壓件組織與力學(xué)性能分析59-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 5 結(jié)論與展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70

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