高強(qiáng)度鋼B1500HS熱沖壓成形局部硬化數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 00:14

【摘要】：隨著人們對(duì)汽車(chē)環(huán)保性和安全性的呼聲越來(lái)越高,高強(qiáng)度鋼逐漸走進(jìn)了人們的視野,高強(qiáng)度鋼在汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,推動(dòng)了汽車(chē)輕量化的發(fā)展。而熱沖壓成形作為高強(qiáng)度鋼成形的重要技術(shù),受到了人們廣泛的關(guān)注。高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形技術(shù)是將充分奧氏體化的高強(qiáng)度鋼板放入帶有冷卻系統(tǒng)的模具中進(jìn)行保壓淬火,迅速冷卻來(lái)獲得馬氏體組織,得到的成形件強(qiáng)度可以達(dá)到1500MPa。經(jīng)過(guò)熱沖壓成形得到的成形件應(yīng)用在汽車(chē)零部件上,既可以增加汽車(chē)零部件的強(qiáng)度,又可以降低汽車(chē)自身重量,達(dá)到了很好的輕量化效果。對(duì)于某些汽車(chē)車(chē)身零部件,要求不同的部位具有不同的強(qiáng)度。例如汽車(chē)的B柱,在汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí),B柱上下區(qū)域應(yīng)該要求有較好的塑形和較低的強(qiáng)度,中間區(qū)域應(yīng)該具備較高的強(qiáng)度,以抵制汽車(chē)碰撞過(guò)程中殼體入侵的影響,這樣才能保證汽車(chē)駕駛員的安全。因此,高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形局部硬化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形局部硬化技術(shù)是在熱沖壓成形過(guò)程中對(duì)板料的不同部位施加不同的冷卻速度,從而實(shí)現(xiàn)成形件不同部位具有不同的強(qiáng)度。本文以冷軋的高強(qiáng)度鋼B1500HS為原材料,采用室溫下的空氣為冷卻介質(zhì),熱作模具鋼H13為模具材料,通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式來(lái)研究高強(qiáng)度鋼B1500HS熱沖壓成形局部硬化的可行性。本文研究的具體內(nèi)容和成果如下:(1)對(duì)高強(qiáng)度鋼B1500HS在不同的成形溫度和不同的應(yīng)變速率條件下進(jìn)行了等溫拉伸實(shí)驗(yàn),并采用Norton-Hoff模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了多元線性擬合,建立了高強(qiáng)度鋼B1500HS的高溫流變模型,對(duì)比擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好,說(shuō)明Norton-Hoff模型能夠比較準(zhǔn)確的描述高強(qiáng)鋼B1500HS的高溫流變行為,并將其作為高強(qiáng)度鋼熱沖壓模型的重要輸入?yún)?shù)。(2)建立了高強(qiáng)度鋼熱沖壓有限元模型,采用有限元模擬軟件ABAQUS和FLUENT分別模擬了高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形過(guò)程中板料的成形與保壓淬火兩個(gè)階段,分析了在多個(gè)工藝循環(huán)條件下,不同的氣流速度、保壓時(shí)間和保壓壓力對(duì)板料溫度場(chǎng)的影響。提出了高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形局部硬化方法,并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了滿足高強(qiáng)度鋼局部硬化的氣流速度、保壓時(shí)間和保壓壓力。(3)采用CATIA繪制了高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形局部硬化模具,并對(duì)模具進(jìn)行了加工、組裝和調(diào)試。(4)針對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了熱沖壓成形局部硬化實(shí)驗(yàn),對(duì)在不同條件下得到的成形件進(jìn)行了硬度測(cè)試、力學(xué)性能和微觀組織的分析,通過(guò)實(shí)驗(yàn)與模擬的對(duì)比,驗(yàn)證了高強(qiáng)度鋼熱沖壓成形局部硬化的可行性。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG306
【圖文】：

熱沖壓,高強(qiáng)度鋼,零部件