超高强钢板热冲压成形过程的摩擦行为研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 高强钢热成形技术简介
• 1.3 高强钢热冲压过程摩擦磨损实验研究的发展概况
• 1.4 高强钢热冲压过程摩擦模型的研究概况
• 1.5 本文的主要研究内容
• 2 高温摩擦磨损试验机的设计开发
• 2.1 高温摩擦磨损试验机的原理
• 2.2 高温摩擦磨损试验机的控制、测量和数据处理
• 2.3 高温摩擦磨损试验机的系统动态响应及标定
• 2.4 本章小结
• 3 摩擦因子的测量及高强钢热成形过程中的摩擦机理
• 3.1 温度对摩擦因子及摩擦机理的影响
• 3.2 速度对摩擦因子及磨损机理的影响
• 3.3 本章小结
• 4 U 型件热冲压成形模拟仿真
• 4.1 有限元法在塑性成形中的应用
• 4.2 有限元建模
• 4.3 模拟结果的分析以及和实际实验的对比
• 4.4 本章小结
• 5 研究成果总结及展望
• 5.1 工作及成果总结
• 5.2 工作的不足及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录