本文關(guān)鍵詞：B1500HS板熱成形局部硬化的數(shù)值模擬與實驗研究

  更多相關(guān)文章： 高強(qiáng)鋼板 換熱系數(shù) 氣流速度 溫度場 局部硬化

【摘要】：近年來,隨著汽車的保有量的增加,霧霾環(huán)境問題的逐漸加重以及交通安全事故的增加,人們對汽車的安全性和舒適性關(guān)注的同時,更多的關(guān)注它的節(jié)能環(huán)保性能。在保證汽車安全性的前提下,各大汽車廠商開始探索如何盡可能減小車身質(zhì)量,節(jié)能減排,提高汽車整體環(huán)保性能。高強(qiáng)鋼板熱沖壓技術(shù)是將充分奧氏體化的板料在沖壓成形的同時運(yùn)用模具內(nèi)部冷卻系統(tǒng)的冷卻作用,組織中出現(xiàn)馬氏體組織,進(jìn)而得到高強(qiáng)度、高硬度的板料。熱成形板料應(yīng)用到汽車車身結(jié)構(gòu)件中,能顯著提高汽車安全性能,降低汽車質(zhì)量。車身結(jié)構(gòu)中的部分零部件,不同部位需要不同強(qiáng)度,應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生了板料熱成形局部硬化技術(shù)。熱成形局部硬化技術(shù)是通過改變模具的冷卻速度梯化來實現(xiàn)零部件的強(qiáng)度梯化。高強(qiáng)鋼板熱沖壓技術(shù)中,模具與板料界面換熱系數(shù)是熱成形的關(guān)鍵影響因素,板料微觀組織轉(zhuǎn)變決定其機(jī)械性能,本文針對這兩方面進(jìn)行基礎(chǔ)實驗研究。板料在加熱爐中加熱到1203K,保溫3分鐘后,快速放置在模具上,壓力機(jī)分別施加1MPa、5MPa、10MPa、15MPa、20MPa載荷,測量記錄板料與模具溫度變化,導(dǎo)入反算模型,求出界面換熱系數(shù)。分別加熱模具323K、373K、473K、573K、673K、723K進(jìn)行熱沖壓實驗,測量板料與模具溫度變化,求出界面換熱系數(shù),通過彩色金相分析計算出板料微觀組織中各組織比例關(guān)系,測試板料樣件拉伸強(qiáng)度和顯微硬度,為熱成形數(shù)值模擬時溫度場分析提供一個量化參考。運(yùn)用有限元分析軟件FLUENT建立冷卻部分和加熱部分模型,模擬計算二十個保壓循環(huán),根據(jù)模具與板料溫度場變化,結(jié)合板料微觀組織轉(zhuǎn)變研究,探討最佳冷卻參數(shù),通過并聯(lián)帶有冷卻系統(tǒng)的冷卻部分模具和帶有加熱源的加熱部分模具進(jìn)行熱沖壓成形,實現(xiàn)板料的局部硬化要求,優(yōu)化模具模型,加工模具進(jìn)行熱沖壓實驗,對比實驗結(jié)果和模擬結(jié)果。得出以下結(jié)論:(1)模具與板料界面換熱系數(shù)實驗表明,在模具溫度低于473K時,溫度是影響換熱系數(shù)的主要因素,換熱系數(shù)隨著模具溫度增大而減小;模具溫度高于473K時,壓強(qiáng)是影響換熱系數(shù)的主要因素,換熱系數(shù)隨著壓強(qiáng)增大而增大。(2)熱沖壓成形保壓淬火階段,隨著模具溫度升高,板料中馬氏體組織比例降低,貝氏體組織比例增加,硬度下降,抗拉強(qiáng)度降低。為實現(xiàn)局部硬化技術(shù)提供依據(jù)。(3)熱沖壓成形過程的有限元分析表明,氣流速度越大,模具的冷卻速度和冷卻均勻性越好;保壓時間越長,模具冷卻效果越好。綜合實際考慮,選擇最佳氣流速度5m/s,保壓時間10s。局部硬化模型中,選擇冷卻部分氣流速度5m/s,加熱部分模具溫度573K。(4)冷卻部分模具內(nèi)部通氣孔直徑D越小、通氣孔間距L越小、通氣孔底距模具表面距離H越小,模具的冷卻速度越大,冷卻均勻性越好,考慮實際加工情況,確定D-10mm、L-20mm、H-10mm作為模具優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U466

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本文編號：1147441