高強鋼板熱成形數(shù)值模擬與模具設計.pdf

1、高強度鋼板熱成形技術是同時實現(xiàn)汽車車體輕量化和提高碰撞安全性的最新技術，該技術是一項完全不同于傳統(tǒng)冷沖壓成形的板料成形新技術，工藝參數(shù)眾多，工藝過程復雜，包括加熱、成形和冷卻等多個關鍵技術環(huán)節(jié)。
　　 在熱成形工藝過程中，板料的加熱溫度，保溫時間，從加熱爐至模具的傳送時間，沖壓過程中的壓機速度與壓力，模具設計對熱成形制件的質量有不同程度的影響，同時，熱成形工藝是一個板料溫度場、應力場、相變相互作用，耦合的變化過程，這就使制件質量

2、的不可預知性增加。通過數(shù)值模擬的方法來獲得良好的工藝參數(shù)，是熱成形工藝過程的前提，這不僅對整個工藝有指導作用，還能夠節(jié)省調試時間，節(jié)約成本。本文在理論分析的基礎上，采用有限元數(shù)值模擬方法結合試驗研究了高強鋼板熱成形過程參數(shù)對制件性能的影響，同時以右前內(nèi)縱梁角撐為例，對該制件進行了成型性分析及保壓淬火過程模擬，以有限元模擬結果為參考，進行了該制件的模具設計。
　　 通過傳熱學分析和流體力學分析，發(fā)現(xiàn)板料在熱成形過程中各個階段鋼板溫

3、度隨時間呈指數(shù)關系變化，鋼板與模具之間的換熱系數(shù)與兩者的接觸狀態(tài)密切相關，同時發(fā)現(xiàn)只有在紊流條件下，冷卻介質才能有效的帶走模具的熱量。通過學習他人的研究成果，發(fā)現(xiàn)板料在高溫下的流動應力，主要受溫度和應變速率的影響。對高強鋼板熱成形過程中溫度場、應力場、相變之間的作用關系進行了深入研究。
　　 結合22MnB5的CCT曲線、高溫下的應力應變曲線及材料硬化指數(shù)曲線，確定出板料的成型前溫度，進而反推出需要的加熱溫度，在此基礎上考慮到理

4、想的奧氏體組織對加熱溫度和保溫時間的要求得到理想的加熱溫度為900℃～930℃，保溫時間5min。研究表明，保壓壓力不僅影響板料與模具間的傳熱效率，更為重要的是影響制件的形狀精度，盡可能采用較大的保壓壓力有助于得到型面清晰的制件。
　　 通過對制件進行的成型性分析和保壓淬火過程模擬，發(fā)現(xiàn)在設定的工藝參數(shù)下，板料成型性良好，13s內(nèi)實現(xiàn)完全淬火，可以進行連續(xù)生產(chǎn)，同時獲得了最佳的冷卻水控制參數(shù)。在有限元數(shù)值模擬的基礎上，進行了高強