【摘要】：隨著人們對(duì)節(jié)能減排和汽車輕量化的日益重視,越來越多的鋁合金被用于制造汽車車身零件。為了解決鋁合金板料成形中的破裂、回彈及熱處理過程中的熱變形問題,可熱處理強(qiáng)化鋁合金板料的熱沖壓技術(shù)應(yīng)用而生,且處于初步研究階段。但固溶、時(shí)效時(shí)間長,零件表面易損傷等問題限制了該技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用。為了解決上述問題,本文以高強(qiáng)鋁合金6061和7075板料為研究對(duì)象,針對(duì)其高溫流變行為及本構(gòu)模型、熱沖壓生產(chǎn)時(shí)的高效固溶和時(shí)效工藝及流程控制、熱沖壓成形過程中的高溫摩擦和潤滑行為及摩擦系數(shù)測(cè)量、全尺寸復(fù)雜鋁合金零件的熱沖壓成形工藝及破裂機(jī)理等方面展開了研究�；跓釠_壓成形性研究及數(shù)值模擬的需求,采用高溫拉伸實(shí)驗(yàn)獲得了6061-T6和7075-T6兩種鋁合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,分別使用Cowper Symonds和應(yīng)變修正的Arrhenius本構(gòu)模型對(duì)其高溫流變行為進(jìn)行了表征,并分析比較了兩種本構(gòu)模型對(duì)流變應(yīng)力的預(yù)測(cè)能力。固溶溫度和時(shí)間是鋁合金熱沖壓中的重要參數(shù),因此研究了不同固溶溫度和時(shí)間對(duì)6061和7075鋁合金力學(xué)性能的影響,確定了兩種鋁合金的固溶溫度和時(shí)間�；谟邢薏罘址▽�(duì)6061鋁合金的固溶過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)合理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的合理性和可靠性,為鋁合金固溶工藝優(yōu)化提供參考和指導(dǎo)。在上述基礎(chǔ)上提出了鋁合金的高效固溶工藝,利用在鋁合金表面噴涂BN等方法提升了鋁合金表面的發(fā)射率(吸收率),使得鋁合金固溶加熱時(shí)間縮短到3~5min;并且噴涂的BN在成形過程中可以當(dāng)做潤滑劑使用,大大提升鋁合金熱沖壓過程中的成形性�；诳s短時(shí)效時(shí)間和提升鋁合金熱沖壓生產(chǎn)流程連續(xù)性的需求,研究了6061和7075兩種鋁合金的停放效應(yīng);結(jié)合熱沖壓工藝及汽車工業(yè)中的烤漆處理對(duì)6061和7075鋁合金進(jìn)行了熱沖壓時(shí)效優(yōu)化研究;并在上述基礎(chǔ)上研究了鋁合金熱沖壓生產(chǎn)的流程控制。最終6061鋁合金熱沖壓后的預(yù)時(shí)效處理縮短到5~10min;7075獲得不低于95%的供貨態(tài)T6強(qiáng)度時(shí)時(shí)效時(shí)間縮短到1~6h,縮短為原來的4.2%~25%;高效率熱沖壓工藝提升了6061和7075鋁合金熱沖壓生產(chǎn)流程的連續(xù)性,降低了設(shè)備投入和能耗。板料與模具之間的摩擦磨損是鋁合金熱沖壓生產(chǎn)中不可忽視的問題,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命。使用高溫摩擦試驗(yàn)機(jī)UMT-Tribolab研究了6061鋁合金在不同法向載荷和溫度下的摩擦行為,測(cè)量了摩擦系數(shù)。在此基礎(chǔ)上,為了更加真實(shí)模擬鋁合金熱沖壓過程中板料與模具之間的摩擦磨損行為,利用課題組自行研發(fā)的高溫摩擦試驗(yàn)機(jī)研究了6061鋁合金在不同溫度和潤滑條件下的摩擦行為,測(cè)量了摩擦系數(shù)。綜合兩種實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)試結(jié)果,闡明了鋁合金熱沖壓過程中的摩擦磨損機(jī)理,獲得了干摩擦和潤滑條件下的摩擦系數(shù),為鋁合金熱沖壓的數(shù)值模擬和實(shí)際生產(chǎn)工藝提供了參考。為了研究鋁合金熱沖壓生產(chǎn)中的成形性及潤滑,采用6061-T6和7075-T6鋁合金在工業(yè)生產(chǎn)線上熱沖壓成形了全尺寸的B柱,并結(jié)合熱拉伸實(shí)驗(yàn)、摩擦實(shí)驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬闡明了鋁合金熱沖壓過程中零件破裂的原因,提出了避免鋁合金在熱沖壓過程中破裂的措施,為工業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
【圖文】：

1-1 2009-2017 年中國汽車產(chǎn)銷量（根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)整uction and sales of automobile in China in 2009~2017 (soure: China Aation)

2圖 1-2 部分國家和組織乘用車 CO2排放標(biāo)準(zhǔn)和燃料消耗量標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)據(jù)來源：Novelis 公司）gure 1-2 Passenger car CO2emissions and fuel consumption in different countries or organizaoure: Novelis)有關(guān)研究表明，，乘用車重量每減少10%，可節(jié)約燃油6%-8%，并且減少排放4% 1-3 表示的是不同重量乘用車百公里燃油消耗量的實(shí)測(cè)值以及擬合曲線�？梢钥垂镉秃暮推囍亓拷瞥删�性關(guān)系。以車身重量為 1500 kg 為例，用圖 1-3 中
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG306;TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2628429