第06章-高强钢22MnB5扭力梁热成形热力耦合数值模拟.pdfVIP

第２２卷　 第３期 材　 料　 科　 学　 与　 工　 艺 Ｖｏｌ２２ Ｎｏ３ 　 　 ２０ １４年６月 ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｎ． ２０１４ 　 　 　 　 　 　 高强钢２２ＭｎＢ５扭力梁热成形热力耦合数值模拟 张伟玮，韩　 聪，苑世剑 （哈尔滨工业大学 金属精密热加工国防科技重点实验室，哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：为了探究高强钢管２２ＭｎＢ５热气胀成形Ｖ 型截面扭力梁的工艺，采用热力耦合数值模拟的方法研究了高温成 形时扭力梁温度场、应力场、应变场、壁厚分布规律以及成形精度．研究发现：成形结束时，由于温度场分布的差异，各个 区域材料流变性能不同，因此，最大主应力位于温度场较低区域，最大主应变位于温度场较高且膨胀量较大区域；随着试 件初始温度的提高，成形后试件最低温度和最大减薄率均增大，成形精度提高；随着摩擦系数的增大，成形后试件最大减 薄率增大．研究表明：当初始试件温度为８５０ ℃、摩擦系数为０．１、整形气压２０ ＭＰａ 时，成形后得到成形精度较高，最大减 薄率为１４％的试件，且成形后最低温度为４９９ ℃，高于马氏体开始转变温度． 关键词：热力耦合；高强钢；间接热成形；预成形；初始温度；成形精度 － － － 中图分类号：ＴＧ３９４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５ ０２９９（２０１４）０３ ００１６ ０７ Ｈｏｔ ｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ ｔｏｒｓｉｏｎｂｅａｍｏｆ ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ２２ＭｎＢ５ ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉｗｅｉ，ＨＡＮ Ｃｏｎｇ，ＹＵＡＮ Ｓｈｉｊｉａｎ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｈｏｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆ Ｖ⁃ｓｈａｐｅｔｏｒｓｉｏｎ ｂｅａｍｕｓｉｎｇ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ２２ＭｎＢ５ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｇａｓ ｆｏｒｍｉｎｇ ａｔ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ，ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｓｔｒａｉｎｆｉｅｌｄ，ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄｆｏｒｍ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ． Ｍａｔｅｒｉａｌｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｅａｓ ｃｈａｎｇｅ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｓｏ ｔｈｅ ｍａｘ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｒｅａａｎｄｔｈｅｍａｘｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｓｔｒａｉｎｉｓｌｏｃａｔｅｄｏｎｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｅ ａｒｅａ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｉｓｉｎｇ ｏｆ ｉｎｉｔｉａｌ ｔｕｂｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｂｉｇｇｅｓｔ ｔｈｉｎｎｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｆｏｒｍｅｄ ｔｏｒｓｉｏｎ ｂｅａｍ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ． Ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｉｓｉｎｇ ｏｆ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ ｔｈ