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热冲压用高强钢自阻加热工艺研究
| 论文题名： | 热冲压用高强钢自阻加热工艺研究 |
| 关键词： | 汽车车身;高强钢板;自阻加热;热冲压工艺;力学性能 |
| 摘要： | 随着消费者对汽车轻量化、汽车的燃油性能以及安全性关注度的提高，汽车生产商开始把更多的焦点放在汽车材料上。高强钢作为解决以上问题的优秀材料得到了越来越广泛的应用。但是，高强钢存在着一些伴随其强度提升而出现的问题，比如成形性能很差，成形后回弹严重、容易开裂等缺陷，严重制约了其在汽车结构件上的应用。同时，热冲压成形作为高强钢板常用的成形方式，传统的加热方式采用热辐射的方式，存在生产不灵活、成本高以及能量损耗大等问题。自阻加热可以有效改善辐射加热过程中的缺点及不足，本课题通过对自阻加热过程的研究，实现对高强钢板性能的提升。 本课题首先搭建了可以控制加热速率、终点温度以及保温时间的加热平台，然后在此平台上对高强钢22MnB5进行了自阻加热试验，初步确定了不同加热参数对应的工艺范围。然后，以试验优化设计的理念为依据，在工艺极限以内选定因子水平，设计了完整的实验方案。随后通过对试验数据分析建立了由加热参数映射强塑积的预测模型，并验证了其准确性。根据对预测模型对应响应面的分析，优化了工艺参数，在加热速率为59℃/s，终点温度为915℃，保温时间为20s的参数组合下，强塑积可以达到最高值15.5GPa%。深入研究了不同加热参数对成形件力学性能的作用效果，材料的强塑积也会随着加热速率增加而升高；合适的终点温度会使强塑积达到最优，偏离最佳的温度都会导致强塑积的降低；保温时间的增加也会导致强塑积的降低。同时，通过对加热试样的微观组织进行分析，一方面从晶粒度的角度解释了加热参数对宏观力学性能的作用原理，另外一方面，研究了自阻加热过程中电流对裂纹形态的影响，详细分析了止裂以及愈合的两个过程。最后通过Ansys有限元模拟试验，初期试验中用到的矩形件进行了加热模拟，一方面研究了加热过程中的温度变化情况以及最终的温度场分布，发现了加热过程中工件中部以及两端存在的两个不同的升温过程；另外一方面，通过把模拟加热曲线和真实加热曲线做对比，不断调节模拟的输入参数，倒推找到了可以对应真实试验的输入参数，并利用这些参数进一步研究了不同夹持策略对异形件温度分布均匀性的影响，得到了一个较为优化的夹持策略。 自阻加热技术在热冲压工艺前处理中的应用作为本课题最大的创新点，与传统辐射加热方式相比表现出了明显的优势。另外，本课题运用响应曲面法快速准确的找到了新工艺的工艺窗口，论证了此方法对新工艺优化的有效性。 |
| 作者： | 李析隆 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 张春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北汽车工业学院 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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