原文传递
高强钢梯度性能热冲压工艺及车门防撞梁耐撞特性研究
| 论文题名： | 高强钢梯度性能热冲压工艺及车门防撞梁耐撞特性研究 |
| 关键词： | 高强钢;自阻加热;热冲压工艺;性能梯度;车门防撞梁;梯度性能;汽车轻量化 |
| 摘要： | 一直以来汽车工业发展的目标都是安全、节能和环保，汽车的轻量化技术是实现这些目标最为重要的手段。而实现轻量化目标的最有效的措施之一便是设计与制造出具有梯度性能的零部件，不同区域具有不同强度的零部件既满足了节能与环保的目标，又满足了安全的标准。目前，梯度性能钢已在汽车行业中广泛应用。 传统炉内加热存在升温速度慢、能耗高等缺点，且由于炉内温度场均匀，保温时间长，坯料的温度分布均匀，不利于制造出性能梯度的零件。自阻电加热技术是依靠板材自身的电阻，将电能转化为热能，该方式具有加热速度快、能量利用率高等优点。随着自阻电加热工艺的成熟，将其作为板材热成形的加热方法日益增多。 本文首先研究了自阻加热与炉加热回火中工艺参数对22MnB5钢性能的影响规律，进而通过分区加热及局部回火制备出性能梯度试样，通过实验手段分析其综合性能。最后将实验数据导入至有限元模型中，通过与不同性能均一防撞梁的对比，分析了性能梯度车门防撞梁的安全性能。本文主要研究内容有： (1)在自阻加热实验中，保温时间为30 s时，22MnB5抗拉强度达到1534 MPa，伸长率为11％。温度从710℃上升至910℃的过程中，材料的硬度强度值增大，伸长率降低，组织从铁素体加珠光体组织变为铁素体加高碳马氏体，最后稳定为板条状马氏体组织。 (2)在回火实验中，淬火试样随回火温度升高，强度降低，韧性增加。经420℃回火后，马氏体开始回复，析出碳化物；经620℃回火后，马氏体消失，形成铁素体，碳化物长大。420℃回火后断口形貌为韧窝和解理面，620℃回火后为细小均匀的韧窝。原始试样淬火后晶粒尺寸减小，回火后晶粒长大，峰值向右移动。 (3)开发出自阻分区加热装置，实现坯料加热过程中不同区域达到不同温度，并成形出梯度性能的U形件。高强度区平均硬度约为500HV，低强度区的硬度随温度的降低而下降，硬度在200-460 HV范围以内，过渡区的宽度约为12 mm。 (4)通过局部自阻加热，对22MnB5模冷板材局部回火处理，实现了高强钢板材的梯度性能。高强度区硬度约为500 HV，低强度区硬度在200-260 HV之间。高强侧组织以马氏体为主，向低强度区过渡过程中逐渐出现贝氏体组织，而低强度区域主要以铁素体和碳化物为主。 (5)在车门防撞梁的有限元仿真中，通过对比性能梯度和性能均一材料的防撞梁静压与刚性圆柱体碰撞仿真结果，性能梯度车门防撞梁的接触力、吸能和加速度等关键指标均处于中间位置，证明了性能梯度的车门防撞梁具有最好的综合性能。 |
| 作者： | 叶知春 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
