【摘 要】
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超高强钢热冲压成形技术是在汽车车身轻量化背景下应运而生的一种先进成形技术,而热冲压过程中受多因素影响的组织转变结果则是该技术的本质所在,直接影响着热冲压件的力学性能。因此本文以超高强钢B1500HS为研究对象,确定了适用于热冲压过程中的相变模型,并通过有限元仿真和试验相结合的方式,对热冲压关键工艺参数(初始成形温度、保压压强、保压时间)展开了系统的研究。1)运用金属固态相变理论,分析了超高强钢在热
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超高强钢热冲压成形技术是在汽车车身轻量化背景下应运而生的一种先进成形技术,而热冲压过程中受多因素影响的组织转变结果则是该技术的本质所在,直接影响着热冲压件的力学性能。因此本文以超高强钢B1500HS为研究对象,确定了适用于热冲压过程中的相变模型,并通过有限元仿真和试验相结合的方式,对热冲压关键工艺参数(初始成形温度、保压压强、保压时间)展开了系统的研究。1)运用金属固态相变理论,分析了超高强钢在热冲压过程中的组织转变过程,推导了各组织转变时的相变平衡温度;比较了K-V模型及其修正形式(Li模型、A-O模型和Lee模型)的适用范围与不足,确定Lee模型为B1500HS热冲压组织转变模拟时的理论载体,并运用Scheil叠加法则推导了Lee模型的相变动力学参数。2)利用ABAQUS软件的二次开发接口,基于Python语言开发了计算热冲压组织转变量的算法脚本;采用控制变量法模拟了不同初始成形温度、保压压强和保压时间对U形件热冲压的温度场和组织转变结果的影响关系。研究结果表明:对于1.2mm的B1500HS,为获得97%以上的马氏体转变率,初始成形温度不低于800℃,保压压强应取20MPa以上,保压时间至少为10s。3)根据仿真模拟方案设计了B1500HS的U形件热冲压试验,并基于连续冲压工况,探究了初始成形温度、保压压强与保压时间三个工艺参数对U形件温度场以及组织转变结果的影响;结合关键区域的开模温度,从组织转变结果和硬度两个方面对仿真结果和试验结果进行对比,评价了仿真结果的准确性。研究结果表明:组织转变结果和硬度值随工艺参数的变化趋势与仿真结果符合较好,初始成形温度为800℃,保压压强20MPa,保压时间6s时,仿真和试验的硬度值相差最大,为50HV,对应误差值为9.9%,验证了相变模型参数的正确性及仿真结果的有效性。
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