GCr15圆钢材的塑性本构方程

   GCr15圆钢在汽车、航天等领域的应用越来越广泛。研究表明GCr15圆钢在加热条件下的成形性比常温下好、能耗小、加工过程容易控制,GCr15圆钢热成形性能研究及工艺参数优化 GCr15圆钢材料具有密度低、比强度高、耐蚀性好、成本低等优点.因此热成形工艺作为一种重要的加工方法在板料冲压领域受到越来越多的重视。GCr15圆钢的热成形工艺主要是对GCr15圆钢进行加热,达到所需要的温度,热成形后可以进行强化处理。目前,对GCr15圆钢在热成形过程中材料力学性能、流变行为及工艺参数的研究较少。因此本文采用热成形工艺对GCr15圆钢的成形性能和工艺参数进行研究,主要研究内容及成果如下:1.温度为200℃、250℃、300℃、350℃,应变速率为0.01s-10.1s-11s-1条件下,分别对GCr15圆钢进行拉伸试验。

研究了成形温度和应变速率对GCr15圆钢成形性能的影响,结果表明在上述拉伸试验的温度范围内,板料成形温度越高,材料的变形抗力越小,抗拉强度越小,塑性越好;板料成形过程中变形速率越大,GCr15圆钢抗拉强度越大。2.热成形条件下对GCr15圆钢材试验数据进行拟合,确定了板料成形性能的关键参数,建立了GCr15圆钢材的塑性本构方程,最后对本构方程进行了试验验证。3.通过圆筒件拉深成形试验并结合仿真模拟,研究了温度、压边力、摩擦系数和冲压速度对圆筒件成形性能的影响。结果表明在试验温度范围内,加热温度越高GCr15圆钢成形性能越好,圆筒件成形更容易。随着压边力的增大,热冲压成形的最大减薄率降低,当压边力过大时,零件的凸模圆角处发生破裂。研究了润滑均匀条件下和润滑不均匀条件下的摩擦系数对圆筒形件的影响,摩擦系数对厚度最小值影响显著,得到成形过程中对厚度最小值的影响规律;冲压速度对圆筒件厚度均匀性影响显著,揭示了对厚度均匀性的影响规律。4.对车顶内支撑件进行模拟仿真,首先确定了车顶内支撑件拉延成形的冲压方向、工艺补充、压料面和拉延筋等关键要素的设计,并研究了板料加热温度、压边力等工艺参数对冲压件的影响,最后研究了拉延筋的设置与否对板料成形性能的影响。5.为了研究GCr15圆钢在成形过程中的回弹规律,采用正交试验和数值模拟相结合的方法分别研究板料成形温度、压边力和摩擦系数对回弹影响的大小。研究结果发现板料加热温度影响最为显著,压边力次之,摩擦系数影响最小。