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原文传递超高强度钢汽车B柱热冲压成形规律与组织性能研究

论文题名：	超高强度钢汽车B柱热冲压成形规律与组织性能研究
关键词：	硼钢板;热冲压;成形规律;组织性能;汽车零件
摘要：	汽车轻量化是当前世界各国为缓解环境污染、资源短缺问题而共同提出的一大举措，超高强度汽车零件热冲压技术是实现汽车轻量化的主要途径之一。然而，目前国内有关超高强度钢汽车零件热冲压的基础理论、有限元建模和试验研究还不成熟，热冲压规律和机理认识不够深刻，这限制了热冲压硼钢板在汽车特别是自主品牌汽车中的应用。因此，开展硼钢板热冲压理论与试验研究，具有十分重要的理论价值和实际意义。本文建立了B1500HS硼钢板的热拉伸本构方程和热成形极限方程，揭示了材料热变形过程中组织性能变化规律，优化了汽车 B柱热冲压工艺，仿真分析了模具冷却系统冷却效果，研究结果能为热冲压生产实践提供一定的参考依据。　　（1）测量了 B1500HS硼钢板在不同温度、不同应变速率下的真实应力-真实应变曲线，建立了其本构模型，该模型能够准确地表征材料的热力学行为。分析了热拉伸试样断口形貌，研究发现，高温下拉伸断口皆呈韧窝断裂，且变形温度为600℃时韧窝最明显，随着变形温度的升高，断口韧窝逐渐减少；当变形温度为750℃时，材料塑性最好。通过对断裂区微观组织观察，发现将试样以30℃/s的冷却速度降温到800℃以下并进行等温拉伸试验，试样断裂区微观组织并不是完全的马氏体相。　　（2）测得了B1500HS硼钢板820℃的热成形极限曲线，通过拟合试验数据获得了成形极限预测方程。通过 Hill-Swift失稳判据和 S-R尖点理论推导了B1500HS硼钢板的热成形极限方程，对比发现，Hill-Swift失稳判据和S-R尖点理论的计算结果均在FLD左侧更接近试验值。Hill-Swift失稳判据的计算结果在FLD右侧略低于试验值，而S-R尖点理论的计算结果在FLD右侧与试验值差距很大。通过 EBSD试验分析了原始坯料与胀形件近破裂区的晶体尺寸与织构。研究表明，利用大塑性变形下的动态再结晶可以细化铁素体晶粒，温度越高，晶粒细化越明显。在750℃下胀形的试样γ-纤维织构密度水平最高，说明在750℃时B1500HS硼钢板塑性最好。　　（3）针对汽车B柱，建立了热-力-相变耦合热冲压模型，研究了B柱成形性、减薄率以及相变等。结果表明，B柱加强筋与封闭的盒形位置处较难成形，容易产生开裂、起皱和马氏体转变不充分等缺点。通过分析冲压速度、保压力、保压时间及模具间隙四种工艺参数对 B柱成形性、减薄率以及最低马氏体含量的影响规律，确定了汽车B柱热冲压技术合理的工艺参数。　　（4）建立了汽车B柱热冲压模具冷却系统仿真模型，研究了冷却水流速、保压力、保压时间、模具初始温度对模具与 B柱温度场分布的影响规律。分析了工艺循环次数对模具、冷却水与 B柱温度场分布的影响规律。结果表明，第九个工艺循环后，模具、冷却水与 B柱温度场趋于动态平衡。第十七个工艺循环后，模具、冷却水与B柱温度场基本上不再发生变化，并且出模前B柱温度低于马氏体转变的终止温度（284℃），模具冷却系统满足连续生产中对B柱的冷却要求。
作者：	刘佳宁
专业：	材料加工工程
导师：	华林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文