本文關(guān)鍵詞：中錳第三代汽車鋼溫?zé)岢尚沃袚Q熱系數(shù)的求解分析

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【摘要】：高強(qiáng)鋼板的溫?zé)岢尚渭夹g(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)汽車輕量化以及安全性的要求,因此備受汽車廠商的青睞,第三代汽車用高強(qiáng)鋼在保持高強(qiáng)度的前提下,具有更優(yōu)越的塑性,有望替代傳統(tǒng)汽車用熱成形高強(qiáng)鋼。高強(qiáng)鋼的熱成形是復(fù)雜的熱交換過程,包括樣件轉(zhuǎn)運過程、鋼板與空氣進(jìn)行熱對流換熱；在熱成形界面接觸過程中,鋼板樣件與模具之間接觸傳熱,樣件溫度場的變化影響其馬氏體相變過程,進(jìn)而影響成形件的力學(xué)性能,并且換熱系數(shù)對于熱成形模擬仿真的準(zhǔn)確求解至關(guān)重。本文通過設(shè)置自適應(yīng)圓臺實驗?zāi)Ｐ?建立反傳熱法求解換熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型,研究在整個熱成形過程中模具界面的換熱系數(shù),并探究沖壓壓強(qiáng)、涂層、模具材料等因素對換熱系數(shù)的影響,具體研究內(nèi)容如下：(1)樣件發(fā)生熱交換時,若畢渥數(shù)小于0.1,可利用集中參數(shù)法求解樣件在轉(zhuǎn)移過程中的換熱系數(shù)；若畢渥數(shù)大于0.1,利用Beck反算法求解樣件在模具淬火過程中的換熱系數(shù)。(2)探究壓強(qiáng)分別為1MPa、5MPa、10MPa、15a、20MPa下的換熱系數(shù)隨溫度變化的規(guī)律,沖壓壓強(qiáng)越大,實際接觸面積越大,樣件與模具界面的換熱系數(shù)也越大,且存在冪函數(shù)的關(guān)系,表示IHTC=1459.8*P^0.3651(W/m2·K)；相同壓強(qiáng)下,界面換熱系數(shù)隨溫度的降低呈現(xiàn)先升高后下降趨勢。(3)探究防氧化涂層對界面換熱系數(shù)的影響,研究發(fā)現(xiàn),氧化涂層越厚,換熱系數(shù)越小,近似滿足一定的函數(shù)關(guān)系,表示為：(4)鋼板樣件在高溫加熱時會產(chǎn)生氧化皮,由于氧化皮的導(dǎo)熱系數(shù)比鋼板基體的導(dǎo)熱系數(shù)小,因此氧化皮越厚,樣件與模具之間的界面換熱系數(shù)越小。研究發(fā)現(xiàn)加熱溫度為850℃,保溫時間為9min時,氧化失重百分比僅為2.8%,說明中錳鋼具有較好的抗氧化能力；探究加熱溫度分別為800℃、830℃、860℃下的換熱系數(shù),研究發(fā)現(xiàn),相同沖壓壓強(qiáng)下,加熱溫度越高的,氧化失重量越大,換熱系數(shù)越小。(5)不同的模具材料具有不同的比熱容、熱導(dǎo)率,綜合比較兩種模具材料在沖壓壓強(qiáng)為15MPa時的界面換熱系數(shù),研究發(fā)現(xiàn),45#鋼是H13鋼的1.3倍左右,達(dá)到熱平衡的時間45#鋼也遠(yuǎn)低于H13鋼。
【關(guān)鍵詞】：熱成形 中錳鋼 界面換熱系數(shù) 壓強(qiáng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U466
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 引言9-11
• 1.2 汽車用高強(qiáng)鋼的發(fā)展及中錳鋼(TG鋼)的優(yōu)勢11-14
• 1.3 車用高強(qiáng)鋼板熱成形技術(shù)及研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 高強(qiáng)鋼板熱成形工藝14-15
• 1.3.2 熱成形技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 界面換熱系數(shù)研究現(xiàn)狀以及意義16-18
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 2 傳熱學(xué)的理論應(yīng)用和界面接觸模型19-27
• 2.1 熱量交換方式19-21
• 2.2 導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描述21-22
• 2.2.1 導(dǎo)熱微分方程21
• 2.2.2 導(dǎo)熱問題邊界條件分類21-22
• 2.3 換熱系數(shù)求解方法22-24
• 2.3.1 集中參數(shù)法22-23
• 2.3.2 Beck反傳熱法23-24
• 2.4 界面接觸模型24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 實驗方案和換熱系數(shù)求解模型27-40
• 3.1 試驗方案27-31
• 3.1.1 實驗裝置27-29
• 3.1.2 實驗過程29-31
• 3.2 求解換熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型31-39
• 3.2.1 圓臺模型一維傳熱驗證32-34
• 3.2.2 求解換熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型34-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 4 換熱系數(shù)的影響因素分析40-61
• 4.1 壓強(qiáng)對換熱的影響40-47
• 4.1.1 不同壓強(qiáng)下樣件的冷卻速率42-43
• 4.1.2 不同壓強(qiáng)下樣件的換熱系數(shù)43-45
• 4.1.3 換熱系數(shù)與壓強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系45-46
• 4.1.4 樣件熱成形后的微觀組織46-47
• 4.2 涂層對換熱的影響47-50
• 4.3 中錳鋼氧化皮對換熱的影響50-57
• 4.3.1 高強(qiáng)鋼的氧化50-52
• 4.3.2 影響鋼材高溫氧化的主要因素52-53
• 4.3.3 中錳鋼氧化失重量53-55
• 4.3.4 中錳鋼表面氧化皮對換熱的影響55-57
• 4.4 模具材料對中錳鋼界面換熱系數(shù)的影響57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 5 中錳鋼熱成形溫度場仿真驗證61-66
• 5.1 有限元模型的建立61-64
• 5.1.1 建立圓臺幾何模型并設(shè)置材料61-63
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分63
• 5.1.3 定義接觸關(guān)系并設(shè)定分析步63-64
• 5.2 仿真結(jié)果分析64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 6 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71
• 致謝71-72

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