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22MnB5钢热成形中IHTC求解及影响因素分析
| 论文题名： | 22MnB5钢热成形中IHTC求解及影响因素分析 |
| 关键词： | 车身轻量化;热成形钢板;界面换热系数;非线性估算法;微观组织;抗疲劳性能 |
| 摘要： | 为了实现汽车车身轻量化与安全性的双重目的，高强度热成形钢板在汽车车身应用中所占的比重日益增加，并广泛应用在汽车A柱、B柱、C柱以及防撞梁等汽车车身安全性结构件的工业化生产中。 精确地计算高强钢热成形淬火阶段高温样件与低温模具间的界面换热系数(IHTC)对于预测成形零件的淬火温度场、成形质量、服役性能以及模具的耐热、抗疲劳性能等至关重要，是进行热成形温度场仿真过程中不可缺少的热物性参数。 首先，本文根据高强度钢热成形特点，通过自主设计的圆台实验模具，分别利用热平衡法、Beck非线性估算法以及FEM优化法求解热成形用22MnB5钢在模具淬火下的实时界面换热系数，并对三种求解方法的结果和适用性进行了比较和仿真验证。结果表明:Beck非线性估算法、热平衡法与FEM优化法三种方法求解IHTC的平均误差率各为3.7％、7.5％和10.3％左右，其中Beck非线性估算法最准确;并且利用具有大变形的U型模具加以验证Beck非线性估算法在具有变形的热成形过程中应用的可靠性。 其次，利用Beck非线性估算法，首次探究了22MnB5钢热成形中模具和样件接触表面微观形貌、模具和样件热物性参数的改变以及防氧化涂层的存在对IHTC的影响。试验得出:一、通过改变冲压压强和样件表面粗糙度的方式均能改变模具与样件间接触表面微观形貌而影响实际表面接触面积，进而影响界面换热热阻，最终影响到IHTC的大小，且压强与IHTC间存在高度近似的正幂函数关系，而IHTC会随粗糙度的增大而减小;二、通过改变模具材料和样件材料的方式，以改变材料的热物性参数，分析得出样件与45＃钢模具间IHTC要比H13钢模具大，马氏体相变会导致样件导热系数的突增，进而对IHTC产生正向增益的效果;三、硅酸盐防氧化涂层的存在虽然能减小样件的氧化程度，但是在一定程度上减弱了模具与样件间的换热性能，IHTC会随涂层厚度的增加而减小，且呈近似的指数函数关系。 最后，利用风冷以及模淬方式，获得了22MnB5板料不同冷却速率下的热成形件，并利用热平衡法求解对应冷速下的IHTC值，将成形件进行硬度测定以及微观组织成分表征，建立IHTC值-淬火冷速-硬度以及微观组织成分之间多维关系，验证了热成形钢板淬火过程中完全马氏体化临界冷速27℃/s的准确性。 |
| 作者： | 唐行辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 常颖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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