高强度钢板的热冲压温度场分析

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1、高强度钢板的热冲压温度场分析重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：张严东指导教师：夏玉峰副研究员学位类别：工程硕士（材料工程领域）重庆大学材料科学与工程学院二O一五年五月Studyoftemperaturefieldsinhotstampingofhigh-strengthsteelAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByZhangYa

2、ndongSupervisedbyA.P.XiaYufengSpecialty:ME(MaterialProcessingEngineeringField)CollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着汽车工业的发展，人们对汽车安全性和节能性的要求越来越高，高强度钢板经过热冲压后以其较高的比强度而在汽车生产中的应用越发广泛。热冲压技术是将板料

3、加热至奥氏体化温度保温一段时间，使其达到均匀的奥氏体化状态，然后迅速转移至模具中冲压成形，并进行保压冷却，最后获得均匀马氏体组织零件的过程。由于温度场的加入，热冲压技术相对冷冲压技术要复杂的多，其中板料和模具之间的换热过程对零件的应力应变场、温度场以及相变过程起着至关重要的作用，所以研究热冲压过程的热交换过程以及工艺参数对冷却效果的影响对热冲压的实际生产具有重要的指导意义。本文首先以BR1500HS高强钢和5CrMnMo模具钢为对象，利用自制的实验装置，测量板料和模具的温度变化，利用最小二乘法获

4、得一定压力和一定的氧化作用下的界面换热系数的变化，分析压力和氧化作用在单独以及交互作用下对界面换热系数的影响机理，最后获得界面换热系数与压力以及氧化皮厚度条件下的关系表达式。以U形件为研究对象，根据热冲压模具冷却系统的设计原理，确定冷却管道的直径以及总根数，讨论模具间隙对板料成形以及冷却的影响以对流换热系数的确定。将之前计算出的界面换热系数和对流换热系数为基础，根据设计出来的U形件模具，利用UG建立三维模型，导入至DEFORM-3D中进行温度场的建立和分析，通过数值模拟，讨论了板料和模具之间的温

5、度传递规律，研究模具间隙、冷却时间、保压力、水流速度以及工艺循环次数对冷却效果的影响，初步确定了合理的冷却参数为：保压力为3MPa，水流速度为3m/s，保压时间为10s。以BR1500HS为材料，进行U形件的热冲压试验，通过温度记录仪测量成形和冷却过程中模具某些位置的温度变化，以此来验证热冲压传热规律以及冷却参数的合理性。关键词：热冲压，界面换热系数，温度场，数值模拟I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentoftheautoindustry,thedem

6、andsofautomotivesafetyandenergyandenergyefficiencyforpeopleareincreasingandhighstrengthsteelafterhotstampingareusedmorewidelyforitshighspecificstrength.Hotstampingtechnologyisthatthesheetisheatedabovetotheaustenitizingtemperatureforaperiodoftimetogua

7、ranteesufficientaustenitetransform,thenquicklytransferittoamoldforformingandcoolingunderacertainpressure,andlastitistransformedintomartensite.Becauseofthetemperaturefieldtojoin,hotstampingtechnologyisrelativelymuchmorecomplexthancoldstampingtechnolog

8、y.Theheattransferprocessbetweenthesheetandthemoldisimportantforstress-strainfield,temperaturefieldandphasetransformation.Sotheresearchoftheheattransferprocessandtheeffectofprocessparametersonthecoolingprocesshasimportantsignificancefortheactualproduc