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《同济大学》 2007年
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汽车超高强度硼钢板热成形工艺研究

周全  
【摘要】:使用高强度钢板是实现汽车轻量化、提高汽车被动安全性的重要途径之一。采用传统冷冲压工艺,无法适应高强度钣金制件的加工要求。本文提出的淬火硬化高强度钢板的热成形工艺,是利用金属热塑性成形的原理,结合金属板料的模具冲压成形技术而诞生的一种针对生产高强度钢板制件的全新工艺技术。与传统的冷冲压工艺技术相比,热冲压成形工艺采用淬火性能更好的硼钢板为加工对象,能够在成形的同时实现对板料的淬火热处理,既利用了金属板料在高温下塑性提高的特点,同时又实现了对板料组织的淬火强化,并最终获得尺寸精度及机械强度俱佳的钣金制件。 美国Arcelor公司的Usibor1500是一种典型的淬火硬化超高强度硼钢板,可以通过热冲压成形工艺进一步提高其性能。本文首先提出了针对该材料的热冲压成形工艺流程,并对其中几个主要工艺参数的选择与优化作了理论阐述。通过有限元数值模拟仿真软件Ls-Dyna对高强度钢板的热成形工艺进行热力耦合分析,阐述了板料在成形过程中温度场及应力场的分布与变化特点,归纳了板料初始温度、模具温度以及冲压速度对高强度钢板热成形过程的影响,并确定了优化阈值。在此基础上,本文研制了采用嵌入式凹模设计,封闭式冷却水槽的高强度钢板热成形专用模具,进行了采用热成形工艺加工汽车B柱局部典型成形制件的物理试验,成功地加工出了一批淬火硬化超高强度钢板U型制件。经过对制件尺寸精度的检测以及基体组织的金相观测,证实了高强度钢板热成形工艺的本质与特点及其可行性与可靠性,于该项工艺在我国的实用化道路上迈开了第一步。
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