汽车高强度钢板热冲压淬火参数优化

摘要

热冲压成形工艺是改善高强度钢板的成形性、提高其制件强度的有效技术手段，它是一种将板料加热到奥氏体化温度后再快速转移到自带冷却系统的模具中冲压成形并淬火得到产品的新型技术。模具冷却系统的设计和淬火工艺参数的选择直接影响最终的工件组织和机械性能，其主要影响因素有冷却水道的直径、冷却水流速、型面与水道间的壁厚、水道间的距离等冷却系统参数和淬火时的工艺参数—模具保压压力。这些参数的选择很大程度上影响了热冲压冷却系统的冷却效率，如何高效地使用自带冷却系统的模具对工件进行淬火冷却则是近年来研究的重点内容。
　　本文以U形件为研究对象，使用数值模拟的方法分析了汽车高强度钢板热冲压成形及模内保压淬火的过程，利用正交试验设计对热冲压淬火参数进行了优化，对实际热冲压生产有一定的参考指导作用。
　　首先，本文利用有限元分析软件ABAQUS模拟分析工件冲压成形，得到工件在成形过程中由于发生接触换热后的温度场，阐述了温度场在板料中的分布情况及规律。
　　其次，在ABAQUS软件中建立淬火固体模型，将成形结果温度场作为热冲压淬火时的初始温度场；然后在流体力学分析软件FLUENT中建立流体模型，模拟冷却系统冷却水流的运动与换热，再使用MpCCI多物理场分析软件将两者结合在一起，对热冲压成形淬火过程进行流固耦合分析，得到热冲压淬火完成后的结果温度场，对工件经淬火后的温度场分布规律进行了分析，并将数值仿真结果与实验结果对比，验证了数值仿真模型的正确性。
　　最后，对冷却水道的直径、冷却水流速、型面与水道间的壁厚和水道间的距离等冷却系统参数及淬火工艺参数—保压压力进行选择，并进行正交优化设计试验，得到了优化结果。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 热冲压工艺

1.3 热冲压冷却系统国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第2章 热冲压成形模型建立及结果分析

2.1 传热学基本理论

2.2 冲压成形模型建立

2.3 热冲压成形结果分析

2.4 本章小结

第3章 淬火模型结果分析及试验验证

3.1 耦合分析软件MpCCI简介

3.2 冷却淬火模型建立

3.3 淬火温度场分析

3.4 实验结果验证

3.5 本章小结

第4章 淬火工艺数值模拟

4.1 模具温度场动态平衡

4.2 冷却系统参数影响分析

4.3 本章小结

第5章 基于正交试验的淬火参数优化

5.1 正交试验设计

5.2 优化结果模拟分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢