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中国机械工程:车门防撞梁热成形工艺优化仿真与试验

2023-12-29
摘要:基于DYNAFORM软件热冲压模块,研究了由B1500HS钢制成的某型轿车车门防撞梁热成形过程。通过引入H13模具钢热物性参数,并将相变潜热因素考虑在内,利用多步差分法得到了温度场单元体变分公式;依据车门防撞梁结构特征进行工艺分析,建立了车门防撞梁的两种热-力-相耦合模型。

  【作 者】胡健;陈泽中;刘涛;杨金华

  【引 言】

  近年来,面对降低油耗、提高燃油经济性、减少污染排放的难题,车企愈发重视车辆轻量化技术的研发.超高强度钢热冲压成形结合了冲压和热处理两种工艺方法,将高温奥氏体化后的板料放进内置有冷却系统的专用模具中一步成形并保压淬火,最终得到强度达1500 MPa的全马氏体组织制件,是当前最有效的轻量化路径之一[1-2]。

  【结 论】

  (1)两种方案热成形后的等效应力及厚度分布结果表明:方案二中压料板先与板料接触,传热充分,合模后温降更快,等效应力得以从中间Ⅴ区域向外扩展而分布均匀;此外,中间侧壁由于受两端拉力及底部摩擦力作用而出现最大减薄,分别为20.17%、14.67%,但方案二顶部 Ⅲ、Ⅶ 处降温较慢,变形抗力小,料流容易,且顶部及侧壁应力分布较均匀,厚度收缩较小,更适合热冲压成形.

  (2)热成形后板料温度均降至600~720℃之间,法兰边及两端平面为高温区,中间凹槽处为低温区,温差约为60 ℃;对比 M 形截面温度分布可知,方 案 二 温 度 分 布 较 均 匀,但 Ⅴ 区 域 温 差 约30 ℃;淬火后板料温度均降至35~110 ℃之间,温度分布均匀,外侧壁Ⅷ区域由于斜度较小与模具接触不紧密而存在明显的温度梯度.

  (3)依据压料板式方案参数成功试制出的车门防撞梁显微组织均为板条状马氏体,且顶部及底部组织更为细密.由于仿真温降较快、忽略了高温 氧 化 皮,仿 真 硬 度 值 普 遍 比 试 验 硬 度 值 大20~35HV,但整体数据吻合良好,且维氏硬度试验值均达450HV,符合热冲压零件性能标准.

  以下是正文:

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