BR1500HS槽形件热冲压成形数值模拟及实验研究

摘要

热冲压成形技术是一种将板料成形和淬火相结合的先进成形技术。通过这种技术可得到超高强度的零件，普遍应用在汽车车身结构件上，可以实现汽车的轻量化。通过这种技术加工而成的零件强度主要在于成形后马氏体组织的分布和数量，即奥氏体向马氏体转化效率的高低。成形件冷却速度的快慢、冷却均匀与否是影响马氏体转化的重要因素，这就要求热成形模具要有很好的冷却能力，其关键是要有合理的冷却结构。成形件的机械性能以及工艺参数的制定都是建立在对热成形过程中成形件及模具温度分布的基础上的。通过对冷却结构的基础研究，以及对热成形过程温度分布及淬火过程工艺参数对温度分布的影响规律的研究，其研究成果对实际工程热成形模具的设计及工艺参数的制定具有重要的工程意义和研究意义。　　本文首先对金属热塑性变形、传热学以及对流换热等理论进行了研究。　　利用有限元模拟软件ABAQUS对高温板料在空气中转移后再到有冷却结构的模具中淬火的过程进行数值模拟研究，得到了板料在空气中随时间的变化关系，以及模具冷却结构参数及水流速对模具和板料冷却效果的影响规律。　　利用模拟的优化结果及实际经验，研究并制造了用于板料淬火实验的模具。以宝钢产BR1500HS高强钢板为实验材料，对模具进行了不同结构参数的淬火实验研究，同时通过实验对模拟结论进行了可靠性验证。　　以槽形件为研究对象，利用有限元软件Deform建立了热成形有限元模型，并探索性地进行了热成形过程的热力耦合模拟，研究了板料在成形过程的温度分布，以及在淬火过程中不同工艺条件下成形件及模具的温度变化规律，得到了较合理的工艺参数；最后针对槽形件进行了热成形模具的研究设计。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 热冲压成形技术简介

1.3 热冲压成形国内外研究现状

1.4 课题研究意义

1.5 主要研究内容

2 金属热塑性变形及传热学理论

2.1 引言

2.2 金属热塑性变形基本理论

2.3 金属板材成形的有限元分析法

2.4 金属热塑性成形中的传热学理论

2.5 热力耦合分析基本方法

2.6 有限元软件简介

3 冷却结构参数对板料及模具的影响

3.1 引言

3.2 对流换热的基本理论

3.3 板料在空气中冷却的模拟研究

3.4 板料在模具中淬火的模拟研究

3.5 本章小结

4 模具冷却结构参数的实验研究

4.1 引言

4.2 模具的设计原则

4.3 实验模具结构设计

4.4 BR1500HS高强钢板力学性能实验研究

4.5 BR1500HS高强钢板在模具中的淬火实验研究

4.6 本章小结

5 槽形件热成形模拟研究及模具设计

5.1 引言

5.2 热成形模型的描述与建立

5.3 热成形过程数值模拟结果与分析

5.4 热成形实验模具结构设计

5.5 本章小结

6 结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果