超高强钢板热冲压成形过程的摩擦行为研究

2017-06-25
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文章简介：超高强钢板热冲压成形过程的摩擦行为研究田晓薇  [摘要]:由于现在汽车越来越看重轻量化,但又不能以损失汽车的安全性能为代价,所以高强钢的采用成为汽车行业发展的趋势.高强钢以及超高强钢的成形过程中,板料和模具之间有较高的接触应力应变,并且为了减小回弹降低冲压力等,多采用高温冲压,高应力和高温导致了高强钢冲压模的更高的磨损率.因此迫切需要研究高强钢板在高温下与模具材料的摩擦磨损行为,从根本上探索高温下的摩擦磨损机理.本文基于摩擦学数学模型,开发了高温摩擦磨损试验机,实现了板料的迅速加热,实验数据的同

超高强钢板热冲压成形过程的摩擦行为研究

田晓薇  

【摘要】:由于现在汽车越来越看重轻量化,但又不能以损失汽车的安全性能为代价,所以高强钢的采用成为汽车行业发展的趋势。高强钢以及超高强钢的成形过程中,板料和模具之间有较高的接触应力应变,并且为了减小回弹降低冲压力等,多采用高温冲压,高应力和高温导致了高强钢冲压模的更高的磨损率。

因此迫切需要研究高强钢板在高温下与模具材料的摩擦磨损行为,从根本上探索高温下的摩擦磨损机理。本文基于摩擦学数学模型,开发了高温摩擦磨损试验机,实现了板料的迅速加热,实验数据的同步采集和试验机构的一键控制。

并对试验机构的动态响应和实验设备的稳定性进行了检测。基于本试验机,研究了高强钢板和模具材料之间,在不同的运动速度和不同的温度时的摩擦机理,并测得了它们之间的摩擦因子。

结果表明,随着温度的增加,尤其是在温度大于600oC时,粘滞磨损十分严重,并且摩擦因子也增幅很大。当温度达到700oC时,甚至出现了严重的韧性撕裂。在低速下粘滞磨损非常严重,而随着相对运动速度的增大,摩擦因子数值减小,并且没有出现明显的粘滞磨损。

采用多物理场耦合的非线性有限元计算,将实验测得的摩擦因子作为摩擦条件带入模拟中,通过对U型件热冲压过程的有限元模拟,获得整个冲压过程的模拟结果。模拟得到的U型件冲压力和实验结果误差为5.6%,可以看出,通过修正摩擦因子,很大程度上提高了模拟的准确性。

【关键词】:高强钢 热冲压 摩擦磨损 有限元模拟 粘滞磨损 【学位授予单位】:华中科技大学 【学位级别】:硕士 【学位授予年份】:2011 【分类号】:TG386 【目录】: 摘要4-5Abstract5-81 绪论8-211.

1 课题研究背景及意义8-111.2 高强钢热成形技术简介11-121.3 高强钢热冲压过程摩擦磨损实验研究的发展概况12-171.4 高强钢热冲压过程摩擦模型的研究概况17-191.

5 本文的主要研究内容19-212 高温摩擦磨损试验机的设计开发21-382.1 高温摩擦磨损试验机的原理21-302.2 高温摩擦磨损试验机的控制、测量和数据处理30-342.3 高温摩擦磨损试验机的系统动态响应及标定34-362.

4 本章小结36-383 摩擦因子的测量及高强钢热成形过程中的摩擦机理38-483.1 温度对摩擦因子及摩擦机理的影响38-453.2 速度对摩擦因子及磨损机理的影响45-473.

3 本章小结47-484 U 型件热冲压成形模拟仿真48-584.1 有限元法在塑性成形中的应用48-524.2 有限元建模52-544.3 模拟结果的分析以及和实际实验的对比54-564.

4 本章小结56-585 研究成果总结及展望58-605.1 工作及成果总结58-595.2 工作的不足及展望59-60致谢60-61参考文献61-64附录 攻读硕士学位期间发表论文目录64