B1500HS硼钢高温热力学性能实验研究及典型件热冲压模拟

摘要

热冲压工艺能够很好地解决汽车行业中的“节能环保”和“安全”这两大问题，实现汽车轻量化的同时还可以提高防撞性能。热冲压工艺在国外已经被广泛应用于实际生产中，国内尽管起步较晚，但发展较快，目前在中高档车中的部分抗冲击部件如B柱等，也已开始采用热冲压制件。宝钢是目前国内唯一的热冲压用钢供应商，生产的冷轧B1500HS,热轧 BR1500HS不带镀层的热冲压用钢已实现批量供货。但与国外生产的22MnB5等热冲压用钢相比，国产热冲压用钢的基本热力学性能方面的研究工作相对较少。
　　本文以宝钢生产的B1500HS硼钢为研究对象，通过硼钢板的热处理实验、高温热力学性能实验以及典型件热冲压的数值模拟，为B1500HS硼钢热冲压工艺参数的选择、材料高温流动性能和最终产品性能的预测等提供理论依据和参考，具体内容如下：
　　通过Gleeble3500热/力模拟实验机，对B1500HS进行热冲压过程的模拟。测试了不同工艺参数包括加热温度、保温时间、冷却速率等对B1500HS试样最终力学性能的影响，确定出较为合理的工艺参数为900℃的加热温度和5 min的保温时间，同时得到B1500HS硼钢的马氏体转变的临界冷却速率大约为25～27℃/s左右。
　　采用高温单向热拉伸，获得了B1500HS在不同温度和不同应变速率下的流动应力曲线，结果表明温度和应变速率对B1500HS高温流动性能有显著影响，并就其中的一些典型特点与22MnB5进行了对比。最后通过最小二乘法拟合出B1500HS硼钢的高温变形抗力模型。
　　以典型热冲压件——U形件为例，建立起热冲压成形过程的有限元模型。通过网格划分、材料定义、边界条件的施加等，运用有限元软件LS_Dyna进行求解。获得热冲压过程中的各时刻的温度值，再利用实际热冲压实验中获取的机械性能数据建立起其与温度场变化间的关系。在此基础上，初步建立热冲压零件各部分机械性能的预测模型。

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第一章 绪论

1.1热冲压工艺介绍

1.2国内外研究现状

1.3热冲压数值模拟研究现状

1.4研究的主要内容

第二章 热冲压成形理论与数值模拟理论

2.1金属的塑性变形

2.2钢的淬火热处理

2.3金属塑性成形过程中的热传导问题

2.4数值模拟有限元理论

第三章 B1500HS高温热力学性能实验研究

3.1实验材料及方法

3.2实验设备简介

3.3实验结构与分析

3.4本章小结

第四章 典型件热冲压数值模拟

4.1热力耦合计算方法

4.2 U形件几何特点及模具结构

4.3热力耦合分析处理及参数的设置

4.4数值模拟结果与分析

4.5本章小结

第五章 总结和展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已完成的论文及专利