目前国内在热冲压成型模具该方面的研究十分少,而且大部分也都停留在实验室的研究上面,在实际应用和相对成熟的研究成果都比较少。所以国内汽车企业或独立外资企业所采用的热冲压模具具体的制作工艺参数都是从国外引进的,且需要国外专门技术人员进行相关维护和调试。而且在国内这一新兴技术也逐渐受到了重视和发展,各大科研院所和高校也开始对其进行研究,上海同济大学是国内较早研究热冲压模具的相关机构,该实验室率先研究改进了直排式汽车的冷却系统,并且和上海大众汽车公司共同研制了一种热冲压成形模具,通过在凹模中设计一个冷却管道和一个水循环系统,并且把两者连接在一起,通过一个槽的凹模座和一个型腔体构成,在型腔体和凹模座之间留有一定的空隙,其目的是为了确保冷却均匀进行同时也可以提高冷却速度43671
李文静,蔡玉俊等人采用22MnB5为实验材料,分别设置了5个不同的模具间隙距离,通过数字模拟,研究了模具间隙距离对冲压件成形相关性能的影响,并且进行了相关的实验验证[38]。
在模拟软件中设计了5 种不同的模具间隙距离:1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm和2.6mm,保证其中的3个工艺参数为恒量:模具的初始温度为30℃、板料的初始温度为900℃、冲压速度为25mm/s,分别进行仿真模拟,获得了5 种不同条件下的U 形件冲压的仿真结果,模具间隙对冲压成形后的U 形件温度分布有着显著的影响,结果得到最佳单边模具的间隙距离为板料厚度的1.0-1.1倍。但是只是对其成形过程中的温度场分布做了相关研究。
合肥工业大学的陈龙,采用ABAQUS软件对一U形开口零件的热冲压过程进行仿真模拟分析,重点研究了板料的初始温度以及凸凹模间隙距离对热冲压过程的影响。成形件板厚及回弹量受模具间隙距离的影响比较显著。模具间隙距离较小时,板料可以产生较大的温降速度,整个淬火过程也更加完全彻底,使零件表面可以呈现出均匀的马氏体组织。当模具间隙距离减小时,金属在切向的流动性提高,导致板料厚度容易减薄;提高板料塑性变形论文网,且凸凹模切向的摩擦力增强,该过程最终会使材料组织的强度显著提高,从而减少了成形后发生弹性回弹现象[39]。
不同模具间隙下成形后零件最高温度、最低温度
由图1.5可以得到,当模具模间隙增大,冲压成形后的零件表面最低温度值和最高温度值都会提高。具体原因为模隙距离增大,板料与凸凹模的接触面积就会变小,板料和模具之间热传导就会随之相应的减弱,从而减少了不必要的热量损失,因此成形后的U 形件的温降也相应减少,所以成形件的表面最低温和最高温是随模具间隙距离的增大而呈上升趋势。相反,模隙距离较小时,可以增加板料和凸凹模之间的热量传递,使板料温降速率升高,实现了淬火过程的更加高效和彻底,最终使得整个零件呈现均匀的马氏体组织。考虑这两方面的因素,我们得到模具间隙距离尽量设置合理,过大或过小都不行,同时结合具体的硼钢马氏体转变温度和之前分析方法,一般的模具凸凹模间隙距离最好设置在2.0mm到2.2mm之间。
非等温变形性能研究
由于非等温高温变形的流程与实际的直接热冲压过程相近,上海泛亚汽车技术中心有限公司的陈亚洪,使用Gleeble3500热力模拟实验机,研究了硼钢BR1500HS的高温非等温变形性能[36]。(1)硼钢BR1500HS高温变形时的流动性能主要受变形温度和应变速率影响显著,当变形温度升高和应变速率减小时,其高温流动性能显著提高。(2)当变形温度与硼钢BR1500HS高温变形时的加工硬化率呈反比,变形温度越高,硬化率就越低,当变形温度大于800℃时,材料易成形; 当应变速率增大时,其高温变形时的加工硬化率也随之升高,但是随着应变速率增大,当其大于10 s-1时,加工硬化率反而降低。`751^文*论[文]网www.751com.cn 学材料科学与工程系徐春,认为BR1500HS热成形钢在连续冷却过程中存在珠光体、贝氏体和马氏体转变;试验钢在0.5-1℃/s低冷速条件下的相变产物为铁素体和珠光体;冷速为5℃/s时, 开始出现贝氏体相变;冷速高于5℃/s后的相变产物为马氏体和贝氏体,冷速大于20℃/s后只有马氏体相变[5]。