超高強(qiáng)度硼鋼板熱沖壓成形及數(shù)值模擬研究.pdf

1、為實(shí)現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，人們在安全、環(huán)保和節(jié)能方面對汽車產(chǎn)品提出了更為嚴(yán)格的要求。而汽車輕量化是解決這一問題的重要途徑。在這一背景下，汽車車身零件采用減薄高強(qiáng)鋼板已是大勢所趨。但是隨著材料強(qiáng)度的提高，成形性能也大大降低，傳統(tǒng)的冷沖壓成形工藝對成形件質(zhì)量和形狀精度難以保證。為此出現(xiàn)了一種新的超高強(qiáng)度鋼板的熱沖壓成形工藝，它是一種利用金屬在高溫狀態(tài)下塑性和延展性迅速增加、屈服強(qiáng)度迅速下降的特點(diǎn)，在熱沖壓模具上使零件成形，同時(shí)利用模具冷卻

2、淬火達(dá)到超高強(qiáng)度的新工藝。
　　采用U形件為模擬件，研究并設(shè)計(jì)了滿足冷卻要求，可改變模具參數(shù)的鑲塊式結(jié)構(gòu)熱成形模具。針對冷卻速度要求設(shè)計(jì)了合理的管路排布方法，并開發(fā)了冷卻控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了壓力機(jī)行程和冷卻水流量自動控制。
　　應(yīng)用該模具及冷卻系統(tǒng)，對上海寶鋼研制的一種超高強(qiáng)度硼鋼板進(jìn)行了熱沖壓彎曲工藝試驗(yàn)研究，成功地獲得了抗拉強(qiáng)度1500MPa以上（是原始板料抗拉強(qiáng)度的2.5倍以上）、回彈角小于2°、表面良好的模擬件。

3、　　研究了加熱溫度、沖壓溫度、加熱時(shí)間、冷卻速度和壓邊力等多個(gè)工藝參數(shù)對熱成形零件力學(xué)性能和微觀組織的影響。提出了工藝參數(shù)的制定都應(yīng)以馬氏體充分轉(zhuǎn)變及淬火后細(xì)化馬氏體晶粒為原則，給出了以上各個(gè)工藝參數(shù)的最佳范圍。
　　研究了模具幾何參數(shù)與熱沖壓彎曲工藝參數(shù)對熱成形零件精度的影響。給出了這些參數(shù)對熱成形零件回彈的影響規(guī)律：模具幾何參數(shù)對零件回彈影響較大，回彈量絕對值隨凹模圓角半徑和間隙的增大而增大；而熱沖壓彎曲工藝參數(shù)（保壓冷卻時(shí)間

4、、壓邊力）的影響較小。闡明了負(fù)回彈是板料變形引起的內(nèi)應(yīng)力和淬火引起的熱收縮應(yīng)力綜合作用的結(jié)果，且主要受熱收縮應(yīng)力的影響。噴丸去氧化皮處理對熱彎曲零件的回彈增加不大。
　　對 U形件熱沖壓全過程（包括成形、淬火、回彈）進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。推出了熱沖壓熱力耦合的本構(gòu)關(guān)系；用熱拉伸試驗(yàn)的方法，建立了這種超高強(qiáng)度硼鋼板熱沖壓的材料模型；并通過實(shí)驗(yàn)的方法，確定了數(shù)值模擬必須的多種熱物性參數(shù)，建立了與試驗(yàn)?zāi)＞咭恢碌臒釠_壓仿真分析模型。模擬分析