汽車車身6000系鋁合金板材溫成形技術(shù)研究.pdf

1、安全、節(jié)能、環(huán)保已成為當(dāng)前汽車制造業(yè)發(fā)展的主題。輕量化成為了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流趨勢，車身輕量化對(duì)減輕汽車整車自重、提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保至關(guān)重要。隨著歐盟行人保護(hù)法規(guī)Directive2003/102/EC的不斷修訂和執(zhí)行，行人保護(hù)法規(guī)對(duì)各國汽車制造業(yè)產(chǎn)生了重要影響，提出了對(duì)車身關(guān)鍵覆蓋件（發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、行李箱蓋板、車頂蓋、車門等）需采用非鋼鐵材料制備的新要求。因此，采用鋁鎂合金等輕質(zhì)金屬替代傳統(tǒng)鋼鐵材料進(jìn)行車身覆蓋件設(shè)計(jì)、應(yīng)用和制

2、造研究，對(duì)汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人身的安全保障都具有重要意義。
　　鋁合金板材作為輕量化金屬材料的代表，具有典型的密度低，比強(qiáng)度高的特點(diǎn)，然而其因其常溫狀態(tài)下塑性低，延展性較差而未能獲得廣泛應(yīng)用。鋁合金板材溫成形技術(shù)就是采用將板材加熱到一定高溫條件再進(jìn)行沖壓成形，從而實(shí)現(xiàn)其成形性提升的一項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)利用金屬板材在高溫下流動(dòng)性變好的特點(diǎn)，基于合理的工藝過程控制提升合金板材的成形特性，可實(shí)現(xiàn)汽車復(fù)雜車身零部件的精密成形及性能提升。

3、其中，鋁合金板材的強(qiáng)度剛度特性、高溫下的材料流變特性及其高溫成形性和成形工藝等，都是鋁合金板材溫成形技術(shù)研究的關(guān)鍵。本文基于具有高強(qiáng)度、烘烤硬化特性的車身6000系鋁合金板材開展了基于試驗(yàn)和數(shù)值模擬仿真的溫成形技術(shù)研究，建立了適用于6000系鋁合金板材的高溫材料本構(gòu)方程，基于該本構(gòu)模型開展了包括成形溫度、壓邊力及高溫潤滑摩擦的溫成形工藝探索，以為鋁合金板材溫成形技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用提供了重要理論和實(shí)際指導(dǎo)。
　　本文首先針對(duì)車身常用的可

4、熱處理強(qiáng)化6000系鋁合金烘烤硬化機(jī)理進(jìn)行了材料基本性能實(shí)驗(yàn)研究，研究了不同預(yù)變形量的影響，進(jìn)而分析了烘烤硬化的產(chǎn)生機(jī)理和微觀金相組織特點(diǎn)。然后論述了鋁合金板材高溫本構(gòu)的建模方法及建模手段，并根據(jù)車用6000系合金板材的高溫特點(diǎn)，分析了適用于鋁合金板材本構(gòu)方程及屈服準(zhǔn)則的適用性;并結(jié)合不同溫度和不同應(yīng)變速率條件下的高溫?zé)崃煸囼?yàn)獲得的鋁合金板材在25℃～400℃溫度區(qū)間下的流變應(yīng)力特性，分析了6000系鋁合金板材在不同溫度下呈現(xiàn)的“強(qiáng)

5、化”“軟化”流變性能特點(diǎn)，進(jìn)而引入Field-Backofen模型和修正的Field-Backofen模型建立了適用于6000系鋁合金的高溫材料本構(gòu)方程。
　　其次，通過分析鋁合金高溫成形極限試驗(yàn)和常溫FLC試驗(yàn)的異同點(diǎn)和難點(diǎn)，介紹了實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)研制的高溫成形極限測試TFLD設(shè)備，并基于該設(shè)備對(duì)車身用6000系列鋁合金的板材開展了常溫、150℃、200℃和250℃四種溫度條件下的Nakajima測試試驗(yàn)，得到了四高溫條件下的高溫

6、成形極限圖，為鋁合金溫成形技術(shù)研究的成形工藝仿真打下基礎(chǔ)。
　　最后，采用基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建的高溫材料本構(gòu)方程，以實(shí)驗(yàn)得到的高溫成形極限曲線為破裂判斷標(biāo)準(zhǔn)，在Dynaform有限元數(shù)值仿真軟件中開展了6000系鋁合金溫成形數(shù)值仿真研究?；谕鼓Ｃ浶文Ｐ偷姆抡娼Y(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，驗(yàn)證了材料本構(gòu)模型和成形極限曲線的有效性;基于具有反拉延特征模型的數(shù)值仿真對(duì)成形溫度、壓邊力、高溫潤滑及摩擦等工藝因素的影響進(jìn)行了研究，為6000系鋁合金