薄壁管高气压热成形技术与工艺研究

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1、万方数据·类号DC密级学位论文薄壁管高气压热成形技术与工艺研究作者姓名：王晨溟指导教师：李建平研究员花福安副教授东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：材料加工工程论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：高秀华教授评阅人：杜林秀教授张海渠教授东北大学2014年6月万方数据AThesisinMaterialProcessingEngineeringResearchesonHighPressureH

2、otGasFormingTechnologyforThin-wallTubeByWangChenhaoSupervisor：ProfessorLiJianpingAssociateProfessorHuaFuanNortheasternUniversityJ1JNE2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

3、贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。_、1学位论文作者躲珞次日期：砂【中，莎，尹学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥≥位论文作者签名：凇签字吼劢～甲．6，≯＼暂、工妒毒Ⅻ名期签日师字导签万方数据薄壁管高气压热成形技

4、术与工艺研究摘要为满足汽车工业对减轻车身重量、减少能耗和排放的需求，本课题提出薄壁管高气压热成形技术，旨在制造车身用超高强度钢薄壁空心管件。该技术采用高温成形的方法，将超高强度钢在成形模具内加热到奥氏体区(850～950。C)，利用高压气体胀形，然后再利用超高强度钢淬火硬化效应，对模具内己成形的管件进行淬火处理，以获得强度在1200MPa以上的薄壁空心管件。本课题研制开发了一套薄壁管高气压热成形试验装备，并利用典型碳素结构钢进行了大量的工艺试验研究。在数值模拟和工艺实验相结合的基础上，探究了多种因素对

5、薄壁管高气压热成形过程的影响，为下一步超高强度钢气压管成形试验和成形装备的改造升级提供指导和依据。研究工作主要内容和结论总结如下：(1)薄壁管高气压热成形试验装备的研制开发。本文对成形装备的关键机构如模具水冷通道、管端密封结构、高压气体供给装置和加热系统等展开了研究，并采用STEP7和WinCC完成了整机基础自动化的控制和人机界面的设计。(2)薄壁管高气压热成形数值模拟。本文采用ANSYS建立了成形模具的弹塑性有限元模型，模拟结果表明，成形过程中模具应力应变最大的位置出现在型腔过渡圆角处；利用LS—D

6、YNA建立了薄壁管成形过程的刚塑性有限元模型，分析了不同工艺参数对成形管坯壁厚分布及减薄率的影响规律，模拟结果表明，温度越高，气压越大，管坯减薄率越大；增大进气速率和轴向力可以在一定程度上抑制壁厚过度减薄。(3)薄壁管高气压热成形实验研究。本文采用典型碳素结构钢进行了大量的工艺试验，研究了不同工艺参数对管坯几何形状、壁厚分布和成形性能的影响规律。现场试验结果表明，在一定的温度与气压范围内，温度越高，气压越大，管坯贴模性越好，壁厚减薄率越大；进气速率越快，胀形越均匀；保压时间对成形管坯几何形状及壁厚分布

7、基本没有影响；900℃下出现了大量贝氏体组织，最大维氏硬度由成形前的130增长至310。在温度为900℃，气压为19MPa的工艺方案下，得到了现有试验条件下贴模性最好的管坯。关键词：气压成形；管成形；薄壁管；淬火硬化．II．万方数据ResearchesonHighPressureHotGasFormingchnologyforThin--wallTubeAbstractInordertomeettheneedsofautoindustryforreductionoftheweightofcarbodi

8、es，energyconsumptionandgasemission，thehightemperaturegastubeformingtechnologyWasproposedformanufacturingthin—walltubepartsofultrahighstrengthsteel．Thistechnologyemploysthemethodofhightemperatureforming，inwhichtheultrahighstrength