高强度钢板热冲压技术及数值模拟

在介绍了高强度钢板热冲压技术的基础上,建立了B柱的热冲压模型,采用热力耦合数值分析方法得到了热冲压过程中板料的温度与厚度分布.结果表明:截面厚度分布基本在实验结果的±5%范围内.在尾部圆角处厚度减薄量较大;成形结束后,板料压边区域温度较低,而尾部圆角及梁表面温度较高,板料整体温差在400℃左右.因此使板料在成形过程中保持均匀的温度分布是模具冷却系统设计的关键.     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

超高强度钢热冲压实验研究

设计了一套带冷却系统的热冲压模具,采用设计的模具对硼合金钢板热冲压成形过程进行实验研究,分析了成形过程中板料与模具接触状态对超高强度钢力学性能的影响。结果表明,与传统冷冲压相比,热冲压后的零件回弹角大大降低,可有效地提高成形后零件尺寸精度;硼合金钢板的抗拉强度和屈服强度都得到明显提高,抗拉强度和屈服强度分别达到1400和1000 MPa左右;另外,由于板料/模具界面的冷却条件的影响,热冲压件的抗拉强度和伸长率等力学性能及马氏体组织分布呈现出不均匀的现象,与其他位置相比,零件的侧壁具有更高的拉伸强度和更低的伸长率。     

汽车前立柱加强件热冲压成形的温度场模拟分析

利用Dynaform软件对汽车前立柱加强件的热拉延成形过程进行了模拟分析,得出工艺参数(冲压速度、压边力、模具温度)对板料温度的影响,并分析了板料温度分布规律。结果表明:冲压速度和模具温度对板料温度影响较大,压边力对板料温度的影响较小;在冲压速度80 mm/s,压边力70 MPa,模具温度50℃时零件成形效果较好;板料温度分布不均匀,压边区域温度最低,表面和侧壁温度最高。试验获得了合格制件,验证了模拟结果的可靠性。     

硼钢板热冲压成形过程接触热阻研究

高强度钢热成形中,板料的冷却路径直接影响成形后零件的力学性能,可靠的接触热阻能提高热成形温度场模拟计算结果的准确性。为了研究热冲压成形过程中板料与模具界面间的接触热阻,以WH1300HF热成形用无涂层硼钢板为研究对象,在小型实验伺服压力机上进行了硼钢板的热冲压平模实验,得到了不同压强下板料淬火冷却曲线及模具温度冷却曲线,并通过顺序函数法计算出板料和模具接触界面的热流密度及接触热阻。研究结果表明,板料与模具间界面的热流密度峰值随压强增加而增加,接触热阻稳定值随压强增加而减小。根据能量守能定律,计算出热冲压硼钢板马氏体相变潜热及平模淬火实验中马氏体相变分数。     

可淬火硼钢板热成形过程中的传热行为

可淬火硼钢板热成形技术在汽车车身制造中的应用是实现汽车轻量化的重要途径,该成形过程中板料和模具之间的传热行为是实现板料精确成形所迫切需要解决的重要问题。本文考虑模内水道的冷却作用和随接触压力变化的板料-模具接触界面换热系数,基于ABAQUS建立了可淬火硼钢U形梁热弯曲过程有限元模型,研究了该过程中板料和模具之间的传热行为。研究结果表明:在高温成形过程中,板料底部区域和模具之间的传热迅速,并发生了马氏体相变。在保压淬火过程中,位于板料侧壁中部高温区的平均降温速率高于马氏体的临界转变速率,但淬火结束时其温度高于马氏体开始相变温度,因此未充分发生马氏体相变。     

超高强钢热成形模具温度场分析及冷却管道设计

以盒形件为例,研究了超高强钢热成形技术中板料和模具温度场的变化过程。根据传热学基本原理分析了超高强钢热成形工艺过程中板料、模具与环境之间的热量传递方式及其变化过程。根据热力学基本公式计算了板料和冷却水的热量,确定了冷却系统相关设计参数,为热成形模具设计提供了理论依据;借鉴注塑模冷却系统设计方法,设计了热成形模具的冷却管道结构,经计算各零件冷却管道的长度与计算结果相吻合。     

基于Archard理论的热冲压模具磨损分析及优化

基于Archard理论,运用有限元软件对热冲压过程进行了数值模拟分析,计算了模具表面的磨损。通过改变热冲压工艺参数,获取模具磨损量随冲压速度及板料初始成形温度变化的规律。通过对热冲压过程的热力耦合模拟,获得了模具在冲压过程中的温度及应力分布规律。结果表明,模具磨损分布与温度场及应力场存在密切关系。基于响应面法对冲压工艺参数进行了优化设计,有效地减小了模具表面磨损量。     

基于Dynaform的22MnB5高强度钢热冲压仿真

有限元分析是热冲压成形过程中节约成本的必要手段,然而,计算机数值仿真的精确性对于材料模型和边界条件有着很强的依赖关系。以高强钢22Mn B5为研究对象,通过热模拟实验和成形过程中工件与模具之间的热分析来准确获得材料模型和热边界条件,从而提高热冲压成形过程数值仿真精度,为热冲压成形零件质量控制提供参考。仿真结果表明,热冲压变形过程中板料减薄率变化分布不均匀,板料减薄率最大值出现在侧壁靠近法兰圆角处,而法兰与底部减薄率则较小,仿真结果与实验结果基本吻合,验证了热冲压仿真的正确性与可靠性。     

金属薄板热冲压成形能耗分析

综合考虑热冲压工艺过程中板料加热过程的热量损耗特征及冲压成形过程中的板料塑性变形特征,提出了热冲压加热能耗和塑性变形能耗分析方法,建立了热冲压成形过程中的能耗模型。并将该模型应用于ZK60镁合金筒形件热拉深成形过程的能耗分析中,在保证成形质量的前提下,分析量化了镁合金在175~225℃范围的热拉深过程能量消耗,并与实验能耗对比。结果显示不同温度下的ZK60镁合金筒形件热拉深成形理论能耗与实验分析能耗基本吻合,且误差在10%以内。该方法可有效量化不同工艺参数下热冲压工艺过程能量消耗。