第42卷第4期 Vol.42No.4
假压技术
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
不同间隙下硼钢板一模具界面换热系数的反演
王敏2，张春，肖海峰'，李兵"，胡志华
2017年4月 Apr.2017
（1．湖北汽车工业学院材料学院，湖北十堰442002：2.华中科技大学模具技术国家重点实验室，湖北武汉430074）
摘要：确定不同条件下板料-模具界面的换热系数对控制硼钢板在热成形中的局部冷却速率、获得组织性能呈区域性分布的构件具有重要意义，还可为热成形过程精确数值仿真提供可靠的热边界条件。设计了简单、有效的实验装置以模拟钢板热成形中不同单边间隙下板料与模具间的传热状态，其中测温点处的温度变化仅与板料-模具界面换热系数相关，从而为界面换热系数的准确反演提供了保障。建立了界面换热系数的有限元优化模型，反演获得了不同间障下B1500HS板与H13模具钢之间的换热系数，发现其随间隙的增大呈指数函数式减小，并对反演获得的界面换热系数进行了实验验证
关键词：硼钢板：热成形；界面换热系数；间隙；反演 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 04. 031
中图分类号：TH133.3；TP395.02
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）04-0179-06
Inversionofheattransfercoefficientatboronsteelsheet-dieinterface
underdifferentgaps
Wang Min'.2, Zhang Chun', Xiao Haifeng', Li Bing', Hu Zhihua
(1. College of Materials Science and Engineering, Hubei University of Automotive Technology, Shiyan 442002, China; 2 Material Foming and Mould Technology Open State Key Laboralory, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China) Abstract: It is of significance to evaluale the heat transfer coefficient ( HTC ) at the sheet die interface under different conditions for controlling the local cooling rate of sheet and hence obtaining components with tailored microstructure and properties in the hot stanping of boron steel ( HSBS). Moreover, the evaluation of the HTC can provide a reliable thermal boundary condition for numerical simulation of the HSBS process. Therefore, a simple and effective experiment setup was developed to simulate the heat transfer between sheet and die under different unilateral gaps in the HSBS, and the temperatures at measurement points were related only to the HTC between sheet and die so as to improve the evaluation accuracy- A FE based optimization model for inversion of the HTC was established, and the HTCs between sheet B1500HS and die steel H13 were obtained under various gaps. Furthermore, it is found that the HTC decreases exponen
tially with the increase of gap, and the evaluated inversion of HTC was verified by the experiment. Key words : boron steel; hot stamping; interfacial heat transfer coefficient; gap; inverse evaluation
硼钢板热成形是实现汽车车身轻量化并保证整车碰撞安全性的有效途径[1-2]，主要用于制造B柱、防撞梁、保险杠等零件。热成形是一个热一力-相变多场耦合下的高度非线性过程，板料-模具界面上的换热系数控制着板料的局部冷却速率，进而决定了零件最终的组织和性能。现代车身设计要求零件不同部位具有不同力学性能，这使换热系数的研
收稿日期：201701-10；修订日期：20170228
基金项目：潮北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目（T201518）；汽车动力传动与电子控制潮北省重点实验室（湖北
汽车工业学院）开放基金资助项目（ZDK1201601）作者简介：王敏（1979-），女，博士，副教授
E-mail:1274385083@ qq.com 万方数据
究和确定变得尤为追切"]。另一方面，准确确定换热系数可为硼钢板热成形数值仿真提供可靠的热边界条件。
为此，国内外不少学者对硼钢板热成形中的板料-模具界面换热系数开展了研究。MerkleinM 等[3]采用实验与牛顿冷却定律相结合的方法获得了 Al-Si涂层22MnB5板与模具之间的换热系数，并揭示了其与接触压力、间隙及模具初始温度之间的关系。HungTH等[4]基于相似的思路研究了接触压力对22MnB5板热成形换热系数的作用。尽管基于传统牛顿冷却定律的方法相对简单易行，但其适合于求解恒定模具温度下的换热系数，而热成形中模具温度是瞬态变化的。为此，AbdulhayB等3]采集了板料和模具的内部温度，利用热传导反求法得到