基于高强钢22MnB5的U形件热冲压工艺研究

摘要

随着汽车行业关于碰撞安全性、环境污染等方面的要求越来越严格，以及汽车对高强度钢性能方面的要求，近20多年以来发展、应用起来一项新技术．热成形工艺。热成形工艺是一种综合了成形、传热、组织相变的热耦合新工艺。本文利用ETA/DYNAFORM有限元分析软件对以22MnB5为材料的U形件成形过程进行模拟分析。在影响热成形工艺的参数中，主要研究了板料初始温度、摩擦系数、模具结构、压边力、凸模冲压速度:设置板料初始温度4种水平:800℃、850℃、900℃、950℃;设置摩擦系数4种水平:0.1、0.125、0.15、0.2;模具结构设置了有压料板和无压料板两种水平;压边力设置了4种水平:1000N、1500N、2000N、2500N;凸模冲压速度设置了4种水平:2000mm/s、2500mm/s、3000mm/s、3500mm/s。后处理得到FLD(Forming Limit Diagram)成形极限图以及表面缺陷分布图、板料厚度分布图。对比了FLD图INSUFFICIENT STRETCH成形不足区域、表面缺陷面积大小、厚度均匀程度。研究了冷成形成形过程中不同摩擦系数的成形过程:设置摩擦系数4种水平:0.1、0.125、0.15、0.2;模具结构设置了有压料板和无压料板两种水平。冷、热成形结果FLD图成形不足区域面积对比，热成形后成形不足区域面积比冷成型后的小;对比冷、热成形后U形件表面质量，常温25℃成形的U形件表面质量最好;板料在初始温度950℃时，U形件厚度最均匀，质量越好。因此热成形工艺成型的U形件成形性能更好。
　　结果表明适宜22MnB5的U形件成形的工艺为热加工工艺;适宜热成形的参数区间:最佳成形板料初始温度的温度区间在850℃-950℃、摩擦系数在0.1-0.125之间;适宜成形模具结构:增加压料板;从板料厚度均匀程度考虑，最适宜的压边力区间为1000-2000N;凸模冲压速度为2000mm/s时，表面质量最好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 热成形技术

1．3 国内外热成形工艺研究状况

1．3．1 国内热成形工艺研究状况

1．3．2 国外热成形工艺研究状况

1．4 研究内容

2 22MnB5热成形工艺数值模拟分析

2．1 22MnB5材料介绍

2．1．1 主要化学成分

2．1．2 相变临界温度

2．1．3 不同温度下性能参数

2．2 有限元基本理论简介

2．2．1 弹性力学基本理论

2．2．2 平面问题单元分析法

2．3 传热学基础理论

2．3．2 热对流与传热系数基本理论

2．3．3 热辐射与辐射因子基本理论

2．4 热成形工艺数值模拟参数设置

2．4．1 模具尺寸确定

2．4．2 热成形工艺参数设置

2．5 加入压料板时的热成形工艺数值模拟参数设置

3 不同工艺参数对热成形U形件成形质量的影响

3．1 不同初始温度对热成形U形件成形质量的影响

3．1．1 FLD成形性能分析

3．1．2 表面质量分析

3．1．3 板料厚度分析

3．2 不同摩擦系数对热成形U形件成形质量的影响

3．2．1 FLD成形性能分析

3．2．2 表面质量分析

3．2．3 板料厚度分析

3．3．1 FLD成形性能分析

3．3．2 表面质量分析

3．3．3 板料厚度分析

3．4 不同压边力对热成形U形件成形质量的影响

3．4．1 成形过程受力分析

3．4．2 表面质量分析

3．4．3 板料厚度分析

3．5．1 成形过程受力分析

3．5．2 表面质量分析

3．5．3 板料厚度分析

4 热成形工艺与冷成形工艺U形件成形质量对比

4．1 无压料板时冷成形模拟参数设置

4．2 有压料板时冷成形模拟参数设置

4．3．1 FLD成形性能分析

4．3．2 表面质量分析

4．3．3 板料厚度分析

4．4 有、无压边力对冷成形U形件成形质量的影响

4．4．1 FLD成形性能分析

4．3．2 表面质量分析

4．3．3 板料厚度分析

4．5 冷、热成形U形件成形质量对比、分析

4．5．1 FLD成形性能对比、分析

4．5．2 表面质量对比、分析

4．5．3 板料厚度对比、分析

4．6 冷、热成形回弹对比、分析

5 结论

6 展望

参考文献

8 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢

附录