GCr15圓鋼材的塑性本構(gòu)方程

   GCr15圓鋼在汽車、航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。研究表明GCr15圓鋼在加熱條件下的成形性比常溫下好、能耗小、加工過程容易控制,GCr15圓鋼熱成形性能研究及工藝參數(shù)優(yōu)化 GCr15圓鋼材料具有密度低、比強(qiáng)度高、耐蝕性好、成本低等優(yōu)點(diǎn).因此熱成形工藝作為一種重要的加工方法在板料沖壓領(lǐng)域受到越來越多的重視。GCr15圓鋼的熱成形工藝主要是對(duì)GCr15圓鋼進(jìn)行加熱,達(dá)到所需要的溫度,熱成形后可以進(jìn)行強(qiáng)化處理。目前,對(duì)GCr15圓鋼在熱成形過程中材料力學(xué)性能、流變行為及工藝參數(shù)的研究較少。因此本文采用熱成形工藝對(duì)GCr15圓鋼的成形性能和工藝參數(shù)進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:1.溫度為200℃、250℃、300℃、350℃,應(yīng)變速率為0.01s-10.1s-11s-1條件下,分別對(duì)GCr15圓鋼進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

研究了成形溫度和應(yīng)變速率對(duì)GCr15圓鋼成形性能的影響,結(jié)果表明在上述拉伸試驗(yàn)的溫度范圍內(nèi),板料成形溫度越高,材料的變形抗力越小,抗拉強(qiáng)度越小,塑性越好;板料成形過程中變形速率越大,GCr15圓鋼抗拉強(qiáng)度越大。2.熱成形條件下對(duì)GCr15圓鋼材試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,確定了板料成形性能的關(guān)鍵參數(shù),建立了GCr15圓鋼材的塑性本構(gòu)方程,最后對(duì)本構(gòu)方程進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。3.通過圓筒件拉深成形試驗(yàn)并結(jié)合仿真模擬,研究了溫度、壓邊力、摩擦系數(shù)和沖壓速度對(duì)圓筒件成形性能的影響。結(jié)果表明在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi),加熱溫度越高GCr15圓鋼成形性能越好,圓筒件成形更容易。隨著壓邊力的增大,熱沖壓成形的最大減薄率降低,當(dāng)壓邊力過大時(shí),零件的凸模圓角處發(fā)生破裂。研究了潤(rùn)滑均勻條件下和潤(rùn)滑不均勻條件下的摩擦系數(shù)對(duì)圓筒形件的影響,摩擦系數(shù)對(duì)厚度最小值影響顯著,得到成形過程中對(duì)厚度最小值的影響規(guī)律;沖壓速度對(duì)圓筒件厚度均勻性影響顯著,揭示了對(duì)厚度均勻性的影響規(guī)律。4.對(duì)車頂內(nèi)支撐件進(jìn)行模擬仿真,首先確定了車頂內(nèi)支撐件拉延成形的沖壓方向、工藝補(bǔ)充、壓料面和拉延筋等關(guān)鍵要素的設(shè)計(jì),并研究了板料加熱溫度、壓邊力等工藝參數(shù)對(duì)沖壓件的影響,最后研究了拉延筋的設(shè)置與否對(duì)板料成形性能的影響。5.為了研究GCr15圓鋼在成形過程中的回彈規(guī)律,采用正交試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法分別研究板料成形溫度、壓邊力和摩擦系數(shù)對(duì)回彈影響的大小。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)板料加熱溫度影響最為顯著,壓邊力次之,摩擦系數(shù)影響最小。