文献综述-边靖

1、本科毕业设计（论文）文献综述题 目：高强钢盒形件热冲压成型数值 模拟研究 学生姓名： 边靖 院 （系）： 材料科学与工程学院 专业班级： 材料1004 指导教师： 李兰云 完成时间： 2014年 3 月 25 日 文献综述 由于汽车轻量化和安全性的双重要求，高强钢因其强度高，在汽车领域应用越来越多。而一些形状复杂的零件的冷冲压工艺几乎无法成形，高强度钢板的热冲压技术解决了上述问题。目前成为世界众多汽车生产商关注的热点，通用、福特、大众、沃尔沃等汽车制造公司都在使用热冲压的高强度汽车零件。随着现代工业日新月异的发展，尤其在汽车行业上，为了降低油耗减少排放，满足轻量化和提高安全性的要求1。高强度钢

2、板在冷冲压过程中随着强度的提高，成型性降低，强度越高，成形难度愈大。热冲压成形技术是一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术，该技术使得热冲压技术成为目前汽车领域生产高强度结构件的主要方式2。热冲压成型工艺是将高强度钢板加热到奥氏体温度范围，在高温下成形几乎没有回弹，具有精度高、成形性好等优点。高强钢在被加热到TAc3，然后在压力机上利用热成型模具冲压成型，并保压淬火，在整个过程中需要快速冷却，以使成形件的组织充分转化为马氏体。热冲压成形工艺流程图1所示，成形后零件的强度可达到1500MPa3。正文：热冲压技术在汽车及其他工业上的广泛应用，自该技术出现多位学者专家及汽车制造工业都有不同方向、不

3、同程度的研究。 对高强钢热冲压成形技术的研究成果： 工业的发展面临多种问题，资源、环境安全等，对于现在工业对材料的高强度轻质量的要求，热冲压技术有着重要影响。 雷呈喜，崔俊佳等人3根据热冲压成形的工艺特点，分析热冲压成形过程中的组织转变过程，并选择了热冲压成形的组织转变模型。利用ABAQUS后处理二次开发，预测高强钢热冲压盒形件中马氏体的体积分数。通过热冲压试验和数值模拟，研究了压边力对热冲压盒形件微观组织的影响规律，并由热冲压盒形件的金相分析进行验证，试验结果与模拟结果基本吻合，证明所选模型对预测热冲压成形件的组织可行。张志强4在介绍了高强钢钢板热冲压技术基础上，建立B柱的热冲压模型，采用耦

4、合数值分析方法得到热冲压过程中板料的温度与厚度分布，得到界面厚度分布基本在试验结果的±5%范围内，板料压扁区域温度较低，尾部和梁表面温度较高，整体温差在400，因此模具冷却系统设计很关键。马宁，吴文华等5在已建立的高强度钢热成形热、力、相变耦合本构方程的基础上，基于虚功率方程及持续平衡方程建立了热成形静力显式多场耦合有限元列式。将热成形过程中的相变潜热引入温度场,并进行了有限元分析;在自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS(King-Mesh Analysis System)基础上,开发了考虑多场耦合的非线性、大变形热成形静力显式数值模拟模块。包军等5应用ABAQUS软件，对超强

5、度钢板U形件的热弯曲过程进行了数值模拟研究，得到热接触弯曲改善了热弯曲零件底部的淬火效果热接触弯曲可获得比热自由弯曲更好的成形精度，而且不同压边下热接触弯曲回弹军随着压扁的增加而逐渐减小。毕文权毕文权毕文权 7用三维弹塑性有限元模型和MSC.M arc软件对桥壳热冲压成型过程进行模拟，发现桥壳在热冲压过程中盈利和温度值会随冲压温度等参数变化，但分布规律不变，再次基础上确定最佳热冲压工艺参数，冲压温度高于700，冲压速度小于20mm/s。谭志耀等8对硼钢板的热冲压成形性能进行了研究，在不同温度和变形速率下的试样进行了拉伸试验，得到硼钢板的变形抗力随着变形蒸煮和应变速率烦人增加而增加，随着温度的升

6、高二降低；利用最小二乘法进行多元线性回归，建立了高温状态下的变形抗力数学模型，为钢板的热成型提供科学依据。林建平等9通过对热冲压的时间-温度特征，采用Gleeble3800热模拟系统，对热冲压钢板进行拉伸试验得到性相应的应力-应变曲线，并建立热变形抗力数学模型，最终得到USIBOR1500钢的热变形行为符合应变硬化加动态恢复机制，变形温度和和应变速率影响钢的力学性能。王立影 10在研究热冲压成形工艺流程上，对直接影响热重演零件成型质量只要因素进行识别分析，得到模具的材料、冷却设计及冲压工艺参数等对零件质量的影响。张志强11建立B柱模型采用热力耦合数值分析的方法得到热冲压过程中板料的温度与厚度分

7、布，比较热冲压和冷冲压的能力参数，实验表明板料压边区域温度下降较快，在成型结束其温度高于500但不会导致该处成形困难，相反尾部圆角温度过高，使板料产生局部流动，厚度过低，从而局部高温区域要提高模具冷却速度。马俊12针对热冲压模具冷却系统，采用宝钢B150HS开展试验，解决高强度钢板局部硬化问题，得到板温度场的稳定速度与与模具初始温度的关系，验证了通过改变模具初始温度实现局部硬化技术的正确性。徐伟力等13学者对钢板热冲压生产工艺中的基本设施进行分析，加热炉、压机、下料装置，以及零件外形、工序设计等进行分析。 国外对高强钢热冲压等问题的研究： 在热冲压过程中温度、冷却速率、相变温度、板材厚度等对热

8、冲压成形在不同反面影响着成形。 erklein M, Lechler J14对板料进行等温拉伸，获得22MnB5奥氏体状态下材料扎制方向、温度和应变速率对流动性能的影响，再次基础上研究了冷却速度对材料性能的影响。 Turetta A，Bruschi S,Ghuiotti A15采用热膨胀计监控22MnB5的连续冷却转变特征参数，获得了马氏体相变初始温度及奥氏体化最佳温度、保温时间。文献16-17讲述以B柱热冲压考题为基础，采用热-力耦合的分析方法，建立了其热冲压仿真模型，得到热冲压过程中板料温度及厚度分布，为热冲压模具设计提供依据。综上，前辈们对热冲压成型技术的各个方面的研究，对工艺过程中各种

9、问题选材、加工、组织性能等都有深入的研究，还有对不同模拟系统的应用，对研究更加精确，以上学者提出的观点及研究成果对热冲压的应用及发展前景都用重大影响作用。 参考文献1 王利，杨雄飞，陆匠心. 汽车轻量化用高强度钢板的发展 J. 钢铁， 2006:09 2 王洪俊，范海燕. 检车车身零件制造中的热成型技术 J. 模具制造， 2005:04 3 雷呈喜，崔俊佳，邢忠文等. 高强钢盒形件热冲压成形组织预测 A. 哈尔滨工业大学论 文， 2012:1007-2012 4 张志强. 高强度钢板热冲压技术及数值模拟 J. 华中科技大学论文， 2010:1001-3814 5 马宁，吴文华等. 高强度钢板热

10、成形数值模拟-静力显式 A. 塑性材料报，2006 6 包军，邢忠文，杨玉英，刘红生. 超高强度硼钢板热弯曲数值模拟 A. 哈尔滨工业大学论文， 2009:1005-0299 7 毕文权，王春忠，陈岗. 桥壳热冲压成型过程数值模拟 J. 材料科学与工艺， 2008:04 8 谭志耀，田浩斌等. 硼钢板高温拉伸性能研究 J. 理化试验（物理分册）， 2006：02 9 林建平，王立影等. 超高强度钢热流变形为 J. 塑性工程学报， 2009:0210 王立影，王芝斌. 热冲压成形零件质量控制因素分析 J. 塑性工程学报， 2010:0111 张志强. B柱热冲压数值分析研究 J. 锻压技术， 2

11、010:0312 马俊. 高强钢热成型模具冷却水道优化设计及成形温度场分析 J. 材料加工工程， 201313 徐伟力，艾健，管曙荣，罗爱辉. 钢板热冲压新技术关键装备和核心技术 J.世界钢铁， 2009:0214 M Merklein 1,J Lechler. Investigation of the the thermo-mechanical properties of hot stamping steels J. Jour-nal of Materials Processing Technology, 2006:452-45515 Turetta A，Bruschi S，Ghiortti A. Investigation of 22MnB5 formability in hot stamping operationsJ. Journal of Materials Processing Technology，2006:396-40016 Oberpriller B，Burkhardt L，Griesbach B. Benchmark3-Continuous press hardening Part B：Benchmark AnalysisC. Switzerland：Institute of Virtual Manufa