GCr15圓鋼材的塑性本構方程

   GCr15圓鋼在汽車、航天等領域的應用越來越廣泛。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優(yōu)化 GCr15圓鋼材料具有密度低、比強度高、耐蝕性好、成本低等優(yōu)點.因此熱成形工藝作為一種重要的加工方法在板料沖壓領域受到越來越多的重視。GCr15圓鋼的熱成形工藝主要是對GCr15圓鋼進行加熱,達到所需要的溫度,熱成形后可以進行強化處理。目前,對GCr15圓鋼在熱成形過程中材料力學性能、流變行為及工藝參數的研究較少。因此本文采用熱成形工藝對GCr15圓鋼的成形性能和工藝參數進行研究,主要研究內容及成果如下:1.溫度為200℃、250℃、300℃、350℃,應變速率為0.01s-10.1s-11s-1條件下,分別對GCr15圓鋼進行拉伸試驗。

研究了成形溫度和應變速率對GCr15圓鋼成形性能的影響,結果表明在上述拉伸試驗的溫度范圍內,板料成形溫度越高,材料的變形抗力越小,抗拉強度越小,塑性越好;板料成形過程中變形速率越大,GCr15圓鋼抗拉強度越大。2.熱成形條件下對GCr15圓鋼材試驗數據進行擬合,確定了板料成形性能的關鍵參數,建立了GCr15圓鋼材的塑性本構方程,最后對本構方程進行了試驗驗證。3.通過圓筒件拉深成形試驗并結合仿真模擬,研究了溫度、壓邊力、摩擦系數和沖壓速度對圓筒件成形性能的影響。結果表明在試驗溫度范圍內,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,當壓邊力過大時,零件的凸模圓角處發(fā)生破裂。研究了潤滑均勻條件下和潤滑不均勻條件下的摩擦系數對圓筒形件的影響,摩擦系數對厚度最小值影響顯著,得到成形過程中對厚度最小值的影響規(guī)律;沖壓速度對圓筒件厚度均勻性影響顯著,揭示了對厚度均勻性的影響規(guī)律。4.對車頂內支撐件進行模擬仿真,首先確定了車頂內支撐件拉延成形的沖壓方向、工藝補充、壓料面和拉延筋等關鍵要素的設計,并研究了板料加熱溫度、壓邊力等工藝參數對沖壓件的影響,最后研究了拉延筋的設置與否對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,采用正交試驗和數值模擬相結合的方法分別研究板料成形溫度、壓邊力和摩擦系數對回彈影響的大小。研究結果發(fā)現板料加熱溫度影響最為顯著,壓邊力次之,摩擦系數影響最小。