硼钢板热冲压成形过程接触热阻研究

高强度钢热成形中,板料的冷却路径直接影响成形后零件的力学性能,可靠的接触热阻能提高热成形温度场模拟计算结果的准确性。为了研究热冲压成形过程中板料与模具界面间的接触热阻,以WH1300HF热成形用无涂层硼钢板为研究对象,在小型实验伺服压力机上进行了硼钢板的热冲压平模实验,得到了不同压强下板料淬火冷却曲线及模具温度冷却曲线,并通过顺序函数法计算出板料和模具接触界面的热流密度及接触热阻。研究结果表明,板料与模具间界面的热流密度峰值随压强增加而增加,接触热阻稳定值随压强增加而减小。根据能量守能定律,计算出热冲压硼钢板马氏体相变潜热及平模淬火实验中马氏体相变分数。     

硼钢板热冲压过程马氏体相变预测

硼钢板热冲压在汽车车身制造中的应用是实现汽车轻量化和提高碰撞安全性的有效途径,该过程中板料马氏体相变的预测和控制对零件组织性能和几何精度有重要作用。以汽车热冲压件的特征结构-U形梁为研究对象,考虑模具的温度变化和模具水道的冷却作用,建立了硼钢板热冲压过程热力耦合三维有限元模型,将马氏体相变动力学模型以子程序形式嵌入有限元模型中,实现对马氏体相变的预测,并与实验结果进行了对比。     

防撞梁热冲压成形温度场研究

通过热冲压成形试验,研究防撞梁热冲压过程中的温度变化情况。结果表明,防撞梁坯料从炉子转移至模具过程中,出炉时降温速率为25 ℃/s,成形前降温速率为10 ℃/s。初始成形淬火1 s内,温度下降剧烈,冷却速度可达到200 ℃/s以上,成形淬火后5 s内,基本完成马氏体相变,平均淬火速度达到108.5 ℃/s以上,远远超过马氏体临界淬火速度。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

汽车用金属板料热成形过程中摩擦行为研究进展

以硼钢和铝合金板料为工件的热成形工艺在以实现汽车轻量化和提高碰撞安全性为需求的汽车制造领域的应用广泛。然而,在热成形过程中的高温、高压强的工况下,金属板料与模具之间的摩擦磨损导致板料拉毛、模具磨损和成形偏差,进而影响生产效率。近年来的国内外研究表明,在热成形生产周期内,摩擦行为受到接触界面内涂层、表面形貌和润滑效果下降等因素的综合影响。为了力求更加准确地预测摩擦行为,面向工业应用的摩擦磨损的模拟仿真正从基于接触条件的宏观层面向考虑表面情况的介观层面推进。通过回顾近些年来热成形工艺过程中的摩擦学研究,为厘清研究方向、开展下一步研究提供借鉴。     

热成形硼钢热、力及相变耦合关系

对热成形硼钢进行高温拉伸及淬火实验.试验方法为:硼钢板材试样在奥氏体化(950℃)后保温5 min,然后在连续冷却的同时施加拉伸力,记录此过程中力、位移、膨胀量及温度的变化.试验结果表明,当应力小于某个值时,马氏体相变开始温度、转变速率材料常数及相变塑性系数基本不变;当应力在一定范围内变化时,上述物理量随应力的增加而增加;当应力大于某个值时,上述物理量趋于定值;当应力达到400 MPa时,马氏体相变开始温度达到565℃,提高了180℃左右.在分析上述物理量的变化规律与马氏体形核影响因素的基础上,发展了热成形硼钢相变过程中的热、力、相变耦合本构模型.     

不同间隙下硼钢板-模具界面换热系数的反演

确定不同条件下板料-模具界面的换热系数对控制硼钢板在热成形中的局部冷却速率、获得组织性能呈区域性分布的构件具有重要意义,还可为热成形过程精确数值仿真提供可靠的热边界条件。设计了简单、有效的实验装置以模拟硼钢板热成形中不同单边间隙下板料与模具间的传热状态,其中测温点处的温度变化仅与板料-模具界面换热系数相关,从而为界面换热系数的准确反演提供了保障。建立了界面换热系数的有限元优化模型,反演获得了不同间隙下B1500HS板与H13模具钢之间的换热系数,发现其随间隙的增大呈指数函数式减小,并对反演获得的界面换热系数进行了实验验证。     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能.结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5 HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6％;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度.     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能。结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6%;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度。     

板料成形过程模具圆角摩擦测试实验装置的研究

板料成形研究中的一个难点是如何采用实验方法定量测定板料成形过程中板料与模具之间的摩擦系数.通过对板料成形时的变形特点进行分析,提出一种新的板料成形过程模具圆角摩擦测试实验方法,并研制出相应的摩擦测试实验装置.该实验装置考虑了板料成形时周向收缩、厚向增厚的变形特点,能够在线测试出室温和加热状态下板料成形过程模具圆角处的摩擦系数.摩擦测试结果表明,所研制的摩擦测试装置具有灵敏度高、可重复性好、使用方便的特点,为深入研究板料成形过程中摩擦系数随工艺参数的变化规律提供了实验手段.     

超高强度钢板热成形板料温度的解析模型研究

在淬火热冲压工艺中,超高强度钢板在热冲压过程的传热情况直接影响着板料的塑性成形能力及成形零件的力学性能.本文运用传热学基本理论对淬火热冲压成形过程中的传热进行分析,根据其传热特点将钢板与外界的传热过程分为3个阶段:与空气传热、与模具传热以及与空气和模具混合传热,建立了各阶段的解析模型,然后通过热冲压成形试验对该模型的正确性进行了验证.结果表明,热冲压过程中钢板温度呈指数变化,所提出的解析模型与试验研究结果吻合,能够比较真实地反映钢板温度的变化规律,为淬火热冲压成形工艺的深入研究与应用提供必要而可靠的依据.     

基于有限元的热冲压界面换热系数反算

为了获得热冲压板料和模具的界面换热系数,本文通过设计圆台实验分别获得热冲压淬火过程中5、10、20、30和40 MPa保压压强时的板料中心降温曲线和模具模面中心向下1.5 mm处的升温曲线。在考虑模具热电偶温度响应时间和板料由奥氏体向马氏体转变的相变潜热影响基础上,提出运用有限元反算求解界面换热系数的方法,进而获得界面换热系数与保压压强的对应关系。结果表明,界面换热系数值与压强近似呈直线关系,使用该方法时板料与模具的模拟温度曲线和实验温度曲线的相对误差可控制在15%以内,且二者的平均绝对误差最大不超过24℃。     

超高强钢热成形模具温度场分析及冷却管道设计

以盒形件为例,研究了超高强钢热成形技术中板料和模具温度场的变化过程。根据传热学基本原理分析了超高强钢热成形工艺过程中板料、模具与环境之间的热量传递方式及其变化过程。根据热力学基本公式计算了板料和冷却水的热量,确定了冷却系统相关设计参数,为热成形模具设计提供了理论依据;借鉴注塑模冷却系统设计方法,设计了热成形模具的冷却管道结构,经计算各零件冷却管道的长度与计算结果相吻合。     

模具间隙对22MnB5钢材微观组织影响的模拟研究

利用有限元软件DEFORM-3D/HT对22Mn B5高强钢盒形件的热成形过程进行了数值模拟,分析了板料与模具之间的"贴模"状态对盒形件温度场和组织的影响。结果显示:板料"贴模"程度明显影响盒形件冷却速度和微观组织构成。较小的模具间隙使22Mn B5板料"贴模"紧密,高温的板料与较低温度的模具接触面积增大,导致板料冷却速度大大提高,由此出现了马氏体相变;较大的模具间隙使22Mn B5板料"贴模"变差,热成形板料与模具接触面积变小,使盒形件冷却速度降低,组织中仅出现珠光体和铁素体相变。     

冲压速率对高强钢热冲压马氏体相变的影响

高强钢热冲压技术是实现节能减排和提高整车碰撞性能的重要途径.热冲压过程中的马氏体相变在很大程度上决定了成形件的力学性能,而冲压速率是热冲压的关键工艺参数之一.本文建立了高强钢热冲压成形过程和保压淬火过程的有限元模型,通过研究不同冲压速率下成形件马氏体平均转化率和马氏体分布均匀性的变化,揭示冲压速率对高强钢热冲压成形件马氏体相变的规律.     

超高强钢热成形工艺技术的发展趋势

热成形工艺应用现状 在当今社会中．能源短缺和排放污染是汽车工业发展面临的两大挑战。为了应对挑战、实现节能减排,车身轻量化成为未来汽车的发展趋势之一。采用新材料和新工艺来制造零部件,在不降低安全性的前提下,降低零件重量,是实现车身轻量化的重要途径。热成形工艺技术是典型的新材料和新工艺的结合应用,其本质是将冲压工艺和热处理工艺结合起来．即将硼钢加热后快速输送到水冷却模具中．在冲压成形的同时实现材料的淬火相变．得到完全马氏体组织的零件。     

B柱热冲压数值分析研究

热冲压技术是一项加工超高强度钢板的新型加工技术.热冲压过程中板料的温度分布情况是热冲压模具冷却系统设计的重要依据.本文建立了B柱的热冲压模型,采用热力耦合数值分析的方法得到了热冲压过程中板料的温度与厚度分布,并比较了热冲压与冷冲压的力能参数.结果表明,板料压边区域温度下降较快,直到成形结束,其温度高于600℃,不会导致该处材料成形困难;零件尾部圆角处温度过高,使板料产生局部流动,导致减薄过大,因此对于局部温度过高的区域要加速模具的冷却,以获得合格的制件.热冲压的力能参数约为冷冲压的十分之一左右.     

汽车前防撞梁热冲压结构改进与数值模拟

为了得到适用于热冲压成形的前防撞梁结构,基于某款SUV汽车防撞梁的冷冲压模型,提出一种结构改进方案。采用Dynaform软件对汽车前防撞梁热冲压进行数值模拟,建立热-力-相耦合的有限元模型和材料模型,分析了前防撞梁的减薄率、力学性能、温度场和微观组织分布。结果表明:改进后,板料的最大减薄率从29. 47%降低至14. 78%,避免了过渡圆角的开裂缺陷,成形质量显著提高。成形结束后,板料横截面的温度场呈对称分布,其中,凹模圆角处和底部中心位置的温度较高,两脊的温度较低。成形过程中,前防撞梁存在温度差,截面不同位置的冷却速率不同,所有位置的冷却速率均大于30℃·s-1,满足马氏体相变的条件。保压淬火结束后,板料除边缘部分外,其余部分的马氏体含量均达到100%,符合热冲压构件的强度要求。     

板料拉伸成形数值模拟中动态接触的处理

在对板料拉伸成形过程进行数值模拟时 ,为获得可信的计算结果 ,需要准确地模拟出模具与板料之间的动态接触。在全面分析成形中板料与模具接触边界动态变化的基础上 ,结合ANSYS有限元分析软件给出了模型的几何描述、接触算法选择、接触摩擦模型的建立等具体方法。通过具体应用实例分析 ,证明了这些方法应用于板料拉伸成形分析的可行性。     

汽车覆盖件拉伸缺陷分析与整改实践

针对某车型发罩外板拉伸过程中出现起皱、开裂及表面凹凸问题,通过对模具结构及成形过程中板料的流向进行分析,提出了通过优化筋条配置及压料面间隙的改进方案,使板料流入量符合制件成形需求。同时借助网格试验,获得整改后材料的应变路径及成形安全裕度。实践表明,实施该措施可有效提升拉伸件的品质及模具运行效率,制件FTQ由74.6%提升至93.5%,生产效率由68%提升至85%,可为汽车覆盖件冲压模具的设计提供参考。