B1500HS硼钢高温热力学性能实验研究及典型件热冲压模拟

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热冲压工艺能够很好地解决汽车行业中的“节能环保”和“安全”这两大问题,实现汽车轻量化的同时还可以提高防撞性能。热冲压工艺在国外已经被广泛应用于实际生产中,国内尽管起步较晚,但发展较快,目前在中高档车中的部分抗冲击部件如B柱等,也已开始采用热冲压制件。宝钢是目前国内唯一的热冲压用钢供应商,生产的冷轧B1500HS,热轧BR1500HS不带镀层的热冲压用钢已实现批量供货。但与国外生产的22MnB5等热冲压用钢相比,国产热冲压用钢的基本热力学性能方面的研究工作相对较少。本文以宝钢生产的B1500HS硼钢为研究对象,通过硼钢板的热处理实验、高温热力学性能实验以及典型件热冲压的数值模拟,为B1500HS硼钢热冲压工艺参数的选择、材料高温流动性能和最终产品性能的预测等提供理论依据和参考,具体内容如下:通过Gleeble3500热/力模拟实验机,对B1500HS进行热冲压过程的模拟。测试了不同工艺参数包括加热温度、保温时间、冷却速率等对B1500HS试样最终力学性能的影响,确定出较为合理的工艺参数为900℃的加热温度和5min的保温时间,同时得到B1500HS硼钢的马氏体转变的临界冷却速率大约为25~27℃/s左右。采用高温单向热拉伸,获得了B1500HS在不同温度和不同应变速率下的流动应力曲线,结果表明温度和应变速率对B1500HS高温流动性能有显著影响,并就其中的一些典型特点与22MnB5进行了对比。最后通过最小二乘法拟合出B1500HS硼钢的高温变形抗力模型。以典型热冲压件——U形件为例,建立起热冲压成形过程的有限元模型。通过网格划分、材料定义、边界条件的施加等,运用有限元软件LS_Dyna进行求解。获得热冲压过程中的各时刻的温度值,再利用实际热冲压实验中获取的机械性能数据建立起其与温度场变化间的关系。在此基础上,初步建立热冲压零件各部分机械性能的预测模型。
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