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| 热冲压成形技术是一项用于成形超高强度钢的新技术，其原理是将超高强度钢加热到一定温度，保温若干分钟，然后在热成形模具内快速冷却成形，得到制件强度高达1500MPa，且成形件精度高，几乎没有回弹。该技术不仅实现了汽车减重，而且使汽车零件强度增高，提高了安全性。热冲压成形件冷却过程中，奥氏体转变为马氏体，马氏体尺寸越小则成形件强度越高，这一相变过程由冷却效果控制。热冲压冷却效果越好，热冲压成形件质量越高，而冷却效果包括冷却速率与均匀性，这与冷却系统流动息息相关。因此，热成形模具冷却系统是热冲压模具设计的核心内容，研究热成形模具冷却系统可以有效的优化热冲压模具设计，加快汽车产业的发展。本文首先从热成形模具冷却系统出发，利用CFD常用软件Fluent模拟了不同管道形状、管道数量以及不同管道直径下水流流动，对比分析了冷却系统水槽开设尺寸变化对冷却水流动的影响。模拟结果表明，U形管阻碍了管道水流流动，减少管道数量，适当增加管道直径与水槽长度可以可以抑制冷却水流的不均匀性，但是冷却水流速都会降低，且水槽长度增加存在一个临界值，超过极限后冷却水流动极不均匀，水槽宽度对冷却系统影响不大。将冷却流动与热传递相结合，运用正交试验设计方法对冷却管道参数进行正交设计，通过模拟不同管道直径、管道侧壁间距和管道顶部与模具表面的距离下热冲压淬火过程，考察了冷却水流动与工件的温降速率。模拟结果表明，随着管道直径的增大，管道入水趋于均匀；管道侧壁间距越大，管道入水越不均匀，影响成形件质量；管道顶部与模具表面距离对温降速率影响最大，其次为管道直径，最后为管道侧壁间距。管道顶部与模具表面距离越小，工件温降速率越高，成形件质量越好；热成形模具最佳冷却系统结构参数为管道直径8mm，管道侧壁间距5mm，管道顶部与模具表面距离3mm。 |
文档标签:
流体力学
