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模具分区冷却因素对复合强度S形梁性能影响的实验研究
| 论文题名： | 模具分区冷却因素对复合强度S形梁性能影响的实验研究 |
| 关键词： | 高强钢;热成形零部件;汽车S形梁;模具分区冷却;抗撞击性能;接触压强 |
| 摘要： | 对于传统的高强钢热成形零部件来说，虽然能够显著地提升汽车的抗撞击性能，但是在实际生产中，其超高的强度和硬度是现有刀具所不能承受的。这为成形件后续的加工带来了非常大的困难。考虑到以上的缺点，在热成形工艺的基础上提出了一种能够生产出适合汽车结构件承载的新技术——强度复合热成形技术。即在热成形的过程中，通过不同的手段来改变板料不同区域的冷却速率，影响相变的发生，从而生产出具有复合强度的汽车零部件。 本文主要研究了影响S形梁性能的几个因素:模具温度、接触压强以及模具不同位置板料所受到的应力状态。此次实验中所使用的模具为本课题组自行设计研发的S形分区冷却模具。此套模具分为三个模块:两端为加热模块，通过加热棒进行电加热，最高温度可以达到400℃;中间模块为非加热模块，通过隔热石棉纤维布使其与加热模块进行隔离。在实验中通过改变模具的温度以及接触压强，使得板料不同区域的降温速率发生了较大的变化，最终获得了成形质量较高且具有硬度梯度变化的S形梁。 研究结果显示: (1)模具温度:模具的温度能够非常显著地控制成形件在此区域内的硬度以及金相组织成分。在温度为20℃的情况下，成形件的在此区域的最高硬度可以达到531.45HV，其金相组织为全马氏体结构;而在温度上升到400℃时，其最小硬度却下降到268.15HV，金相组织基本上都是由贝氏体结构组成。与此同时，对于非加热模块区域而言，依旧能够获得全马氏体结构的组织。 (2)接触压强:随着模具温度的降低，则需要较大的接触压强才能够生产出成形质量较好的S形梁。如果成形件为全马氏体结构或者全贝氏体结构时，接触压强对材料性能影响较小。然而当组织结构是由马氏体和贝氏体混合而成的时，如果模具温度为20℃时，随着接触压强的增加，马氏体体积分数越大、硬度越高;当模具温度高于200℃时，随着接触压强的增加，贝氏体体积分数越大、硬度降低。 (3)应力状态:在内外圆角侧壁区域，板料成形过程中所受到的应力状态是不同的。而压应力能够抑制马氏体的相变，拉应力是能够促进马氏体的相变。 通过本文的实验研究，改进了传统的高强钢热成形工艺，考察了模具温度、接触压强以及应力状态对于分区冷却热成形技术的影响，实现了通过模具分区冷却热成形生产出具有硬度强度复合性能的S形梁。为强度复合热成形技术在汽车工业现实生产中奠定了实验基础。 |
| 作者： | 林发财 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 申国哲 |
| 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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