高強(qiáng)鋼板熱成形數(shù)值模擬與模具設(shè)計(jì).pdf

1、高強(qiáng)度鋼板熱成形技術(shù)是同時(shí)實(shí)現(xiàn)汽車車體輕量化和提高碰撞安全性的最新技術(shù)，該技術(shù)是一項(xiàng)完全不同于傳統(tǒng)冷沖壓成形的板料成形新技術(shù)，工藝參數(shù)眾多，工藝過程復(fù)雜，包括加熱、成形和冷卻等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
　　 在熱成形工藝過程中，板料的加熱溫度，保溫時(shí)間，從加熱爐至模具的傳送時(shí)間，沖壓過程中的壓機(jī)速度與壓力，模具設(shè)計(jì)對(duì)熱成形制件的質(zhì)量有不同程度的影響，同時(shí)，熱成形工藝是一個(gè)板料溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、相變相互作用，耦合的變化過程，這就使制件質(zhì)量

2、的不可預(yù)知性增加。通過數(shù)值模擬的方法來獲得良好的工藝參數(shù)，是熱成形工藝過程的前提，這不僅對(duì)整個(gè)工藝有指導(dǎo)作用，還能夠節(jié)省調(diào)試時(shí)間，節(jié)約成本。本文在理論分析的基礎(chǔ)上，采用有限元數(shù)值模擬方法結(jié)合試驗(yàn)研究了高強(qiáng)鋼板熱成形過程參數(shù)對(duì)制件性能的影響，同時(shí)以右前內(nèi)縱梁角撐為例，對(duì)該制件進(jìn)行了成型性分析及保壓淬火過程模擬，以有限元模擬結(jié)果為參考，進(jìn)行了該制件的模具設(shè)計(jì)。
　　 通過傳熱學(xué)分析和流體力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)板料在熱成形過程中各個(gè)階段鋼板溫

3、度隨時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系變化，鋼板與模具之間的換熱系數(shù)與兩者的接觸狀態(tài)密切相關(guān)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)只有在紊流條件下，冷卻介質(zhì)才能有效的帶走模具的熱量。通過學(xué)習(xí)他人的研究成果，發(fā)現(xiàn)板料在高溫下的流動(dòng)應(yīng)力，主要受溫度和應(yīng)變速率的影響。對(duì)高強(qiáng)鋼板熱成形過程中溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、相變之間的作用關(guān)系進(jìn)行了深入研究。
　　 結(jié)合22MnB5的CCT曲線、高溫下的應(yīng)力應(yīng)變曲線及材料硬化指數(shù)曲線，確定出板料的成型前溫度，進(jìn)而反推出需要的加熱溫度，在此基礎(chǔ)上考慮到理

4、想的奧氏體組織對(duì)加熱溫度和保溫時(shí)間的要求得到理想的加熱溫度為900℃～930℃，保溫時(shí)間5min。研究表明，保壓壓力不僅影響板料與模具間的傳熱效率，更為重要的是影響制件的形狀精度，盡可能采用較大的保壓壓力有助于得到型面清晰的制件。
　　 通過對(duì)制件進(jìn)行的成型性分析和保壓淬火過程模擬，發(fā)現(xiàn)在設(shè)定的工藝參數(shù)下，板料成型性良好，13s內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全淬火，可以進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)獲得了最佳的冷卻水控制參數(shù)。在有限元數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了高強(qiáng)