汽车防撞杆高频强化处理关键技术研究

论文摘要

为提高汽车的侧面碰撞安全性能,常在汽车侧门中安装防撞杆,防撞杆可吸收汽车侧面碰撞时的碰撞能量,减轻侧门的变形程度,保护车内乘员的安全。针对高强度钢管制造的汽车防撞杆,采用高频强化处理的方法进行加工,可进一步提高其力学性能。与其他加热方式相比,感应加热具有加热速度快,易于控制、污染少等优点,同时,高频强化处理是一复杂的过程,研究各种因素对其温度场分布的影响可为实际生产作指导。依据数值模拟的理论,对汽车防撞杆的高频强化处理过程进行了仿真研究,分析了高频强化过程中电磁场和温度场相互影响、相互耦合的原理,确定了防撞杆的感应加热采用透入加热方式较为有利。对影响防撞杆高频强化处理过程的因素如电源频率、感应器电流、防撞杆移动速度等进行了详细的仿真分析,探讨了对各因素对防撞杆温度场分布的影响规律,确定了防撞杆高频强化过程的合理工艺参数。通过改变工艺参数对汽车防撞杆高频强化处理过程进行试验,对得到的工件进行力学拉伸和金相组织的观察,并与模拟结果相比较,模拟与试验结果相符,采用合理工艺参数对汽车防撞杆进行加工可提高产品质量和加工效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 感应淬火技术研究现状
• 1.2.2 感应加热淬火有限元模拟现状
• 1.3 课题研究的背景和意义
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 汽车防撞杆高频强化原理
• 2.1 引言
• 2.2 防撞杆的感应加热
• 2.3 防撞杆的集肤效应和电流透入深度
• 2.4 防撞杆热态和冷态的涡流透入深度
• 2.5 防撞杆电磁感应加热的方式
• 2.5.1 透入式加热
• 2.5.2 传导式加热
• 2.5.3 两种方式的特点
• 2.6 邻近效应
• 2.7 感应器的圆环效应
• 2.8 防撞杆感应加热的能量参数
• 2.8.1 加热比功率
• 2.8.2 加热时间
• 2.9 防撞杆的淬火
• 2.10 本章小结
• 第3章 汽车防撞杆高频强化的仿真分析
• 3.1 引言
• 3.2 耦合场的有限元分析
• 3.3 汽车防撞杆高频强化过程
• 3.4 防撞杆高频强化过程有限元模型的建立
• 3.4.1 防撞杆高频强化仿真模型的建立
• 3.4.2 防撞杆高频强化模型的网格划分
• 3.4.3 防撞杆高频强化模型边界条件和载荷的设置
• 3.4.4 防撞杆连续感应加热淬火的实现
• 3.5 防撞杆高频强化过程中电磁场与温度场耦合的有限元分析
• 3.6 防撞杆感应加热效果的有限元分析
• 3.6.1 感应加热频率对加热效果的影响
• 3.6.2 感应器与防撞杆间隙对加热效果的影响
• 3.6.3 防撞杆壁厚对加热效果的影响
• 3.6.4 感应加热时间对加热效果的影响
• 3.6.5 感应加热电流对加热效果的影响
• 3.7 防撞杆淬火效果的有限元分析
• 3.7.1 冷却时间对淬火效果的影响
• 3.7.2 冷却水压力对淬火效果的影响
• 3.8 本章小结
• 第4章 汽车防撞杆高频强化的试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验方案
• 4.2.1 试验条件
• 4.2.2 拉伸试验
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 防撞杆移动速度对淬火效果的影响
• 4.3.2 感应器电流对感应加热淬火效果的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢