熱成形微觀組織預(yù)測及s形梁模具分區(qū)冷卻熱成形技術(shù)研究

1、碩士學(xué)位論文熱成形微觀組織預(yù)測及S 形梁模具分區(qū)冷卻熱成形技術(shù)研究M i c r o s t r u c t u r e P r e d i c t i o no f H o t S t a m p i n g a n d R e s e a r c h o nS —r a i lT a i l o r e dD i eQ u e n c h i n g學(xué) 號： 2 1 2 2 2 0 1 3完成日期： 2 0 1 5 ．0 5大連理工

2、大學(xué)D a l i a nU n i V e r S i t y o f T e c l l I l o l o g y大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘 要熱成形零部件由于其較高的強(qiáng)度和硬度被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，成為目前實(shí)現(xiàn)汽車輕量化發(fā)展的重要舉措。但是，經(jīng)熱成形加工后的零部件伸長率降低，減少了碰撞過程中能量的吸收。因此，在熱成形技術(shù)的基礎(chǔ)之上，產(chǎn)生了一種新的技術(shù)，即強(qiáng)度復(fù)合熱成形技術(shù)。這種新的熱成形技術(shù)通過降低板料不同區(qū)域的冷卻速率來促使成

3、形件局部區(qū)域產(chǎn)生較軟的組織，從而獲得具有強(qiáng)度復(fù)合特性的零部件。在熱成形過程中，板料淬火時(shí)發(fā)生的相變決定了其最終力學(xué)性能。因此能夠正確預(yù)測相變過程對制造具有復(fù)合強(qiáng)度的零部件是非常重要的。本文首先通過編程實(shí)現(xiàn)了三種用來預(yù)測熱成形相變過程的動力學(xué)模型，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。其次，對S 形梁模具分區(qū)冷卻熱成形工藝進(jìn)行有限元仿真，分析了模具溫度對冷卻速率及硬度分布的影響。最后，基于S 形梁分區(qū)冷卻熱成形數(shù)值模擬，利用課題組自己設(shè)計(jì)的S 形模具，進(jìn)

4、行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比。此外，S 形梁成形時(shí)內(nèi)外圓角所受的應(yīng)力狀態(tài)不同，通過對成形件內(nèi)外圓角的硬度大小進(jìn)行分析，得到了應(yīng)力狀態(tài)對硬度分布的影響。研究結(jié)果表明：( 1 ) 通過編程成功預(yù)測了A ．O 模型、L i 模型和K - v 模型在冷卻速率為1 ℃／s ~ 1 0 0 ℃／s 情況下的相變體積分?jǐn)?shù)與硬度值。通過與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)L i 模型計(jì)算的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值最接近，K - V 模型計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值

5、偏差最大，A ．o 模型介于兩者之間。( 2 ) 模具溫度越高，板料的冷卻速率和硬度值就越低。冷卻速率由模具溫度為2 0 ℃時(shí)的4 4 ．4 ℃／s 下降至4 0 0 ℃／s 時(shí)的1 6 ．7 ℃／s 。模具溫度升至4 0 0 ℃，硬度值由2 0 ℃時(shí)的4 8 0 H V 下降至2 8 5 H V ，相比下降了4 0 ．6 ％。而且，隨著模具溫度的升高，促進(jìn)了奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變。( 3 ) 仿真預(yù)測的硬度變化趨勢和實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的，從而