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基于汽车轻量化——乘用车扭力梁横梁热成形工艺研究
| 论文题名： | 基于汽车轻量化——乘用车扭力梁横梁热成形工艺研究 |
| 关键词： | 汽车轻量化;扭力梁;超高强钢;热成形;微观组织 |
| 摘要： | 超高强钢是实现汽车轻量化的关键材料，其可以在提高汽车安全性的同时减轻整车重量。热成形作为一种先进的零件成形工艺，将塑性成形与热处理工艺相结合，有效地解决了高强钢在冷成形过程中出现的回弹、开裂等问题，保证了零件的成形质量。本文从热成形工艺，工艺参数，微观组织等方面对扭力梁热成形技术进行了较为系统的研究。主要研究内容如下: (1)基于热传导和强度分析理论，分析了模具冷却系统设计要求，得出了扭力梁热成形模具冷却水流速、冷却水道半径、冷却水道间距和冷却水道到模具型面的距离等参数; (2)运用LS-DYNA软件热力学模块，导入材料关键参数，对扭力梁热成形进行了仿真模拟研究，得到了热成形后零件的温度场的分布规律和微观组织特征。扭力梁热成形后，其中最高温度达到558K(285℃)，为铁素体组织;而最低温度为316K(43℃)，呈现马氏体组织。扭力梁零件的最低平均冷却速率为92.4℃/S，大于马氏体临界转变速率30℃/s，因此，可以发生马氏体转变。成形后零件的温度场分布与零件的微观组织成一定的关联性。 (3)采用实物试验，研究了扭力梁截面对热成形后的微观组织，硬度、脱碳层的影响。截面形状对成形后零件的温度场分布有直接影响，不同区域的温度变化曲线的差异导致微观组织呈现不同形式;热成形后，零件微观组织主要为马氏体组织，部分冷却速度较慢的区域，发生贝氏体和铁素体转变，因此，硬度分布出现了高硬度区和低硬度区。 (4)研究了热成形工艺参数及其优化方法。采用正交实验方法建立回归模型，分析了热成形工艺的关键参数，即坯料的初始温度、模具冲压速度、模具的初始温度、淬火冷却时间和摩擦系数等对扭力梁热成形后零件的马氏体最低含量的影响。 (5)采用有限元分析软件，分析了冷热成形方式对扭力梁强度性能、刚度性能、模态和频率响应性能等影响。研究表明:在相同的变形条件下，热成形会让扭力梁强度性能得到大幅度提高。但是成形方式对扭力梁的刚度性能、模态和频率响应没有明显影响。 |
| 作者： | 余凯 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 程和法;熊飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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