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中锰第三代汽车钢温热成形中换热系数的求解分析
| 论文题名： | 中锰第三代汽车钢温热成形中换热系数的求解分析 |
| 关键词： | 热成形;中锰钢;换热系数;高强钢板;模拟仿真 |
| 摘要： | 高强钢板的温热成形技术能够实现汽车轻量化以及安全性的要求，因此备受汽车厂商的青睐，第三代汽车用高强钢在保持高强度的前提下，具有更优越的塑性，有望替代传统汽车用热成形高强钢。 高强钢的热成形是复杂的热交换过程，包括样件转运过程、钢板与空气进行热对流换热;在热成形界面接触过程中，钢板样件与模具之间接触传热，样件温度场的变化影响其马氏体相变过程，进而影响成形件的力学性能，并且换热系数对于热成形模拟仿真的准确求解至关重。 本文通过设置自适应圆台实验模型，建立反传热法求解换热系数的数学模型，研究在整个热成形过程中模具界面的换热系数，并探究冲压压强、涂层、模具材料等因素对换热系数的影响，具体研究内容如下: (1)样件发生热交换时，若毕渥数小于0.1，可利用集中参数法求解样件在转移过程中的换热系数;若毕渥数大于0.1，利用Beck反算法求解样件在模具淬火过程中的换热系数。 (2)探究压强分别为1MPa、5MPa、10MPa、15MPa、20MPa下的换热系数随温度变化的规律，冲压压强越大，实际接触面积越大，样件与模具界面的换热系数也越大，且存在幂函数的关系，表示IHTC=1459.8*P^0.3651(W/m2·K);相同压强下，界面换热系数随温度的降低呈现先升高后下降趋势。 (3)探究防氧化涂层对界面换热系数的影响，研究发现，氧化涂层越厚，换热系数越小，近似满足一定的函数关系，表示为:IHTC={-8289.7x+2528.9，x＜0.2mm＜500,x＞0.2mm},x为涂层厚度，单位为mm。 (4)钢板样件在高温加热时会产生氧化皮，由于氧化皮的导热系数比钢板基体的导热系数小，因此氧化皮越厚，样件与模具之间的界面换热系数越小。研究发现加热温度为850℃，保温时间为9min时，氧化失重百分比仅为2.8％，说明中锰钢具有较好的抗氧化能力;探究加热温度分别为800℃、830℃、860℃下的换热系数，研究发现，相同冲压压强下，加热温度越高的，氧化失重量越大，换热系数越小。 (5)不同的模具材料具有不同的比热容、热导率，综合比较两种模具材料在冲压压强为15MPa时的界面换热系数，研究发现，45#钢是H13钢的1.3倍左右，达到热平衡的时间45#钢也远低于H13钢。 |
| 作者： | 李树娟 |
| 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： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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