车身模具型面三维点式移动感应加热淬火强化技术基础研究

高强度钢材及其精确成形工艺在车身上的应用提高了对覆盖件成形模具几何精度和耐磨性的要求。针对车身模具体积大、型面复杂、精度要求高的特点以及现有强化工艺的不足，本项目提出模具型面三维点式移动感应加热淬火强化新方法，并开展基础理论研究。强化过程中，感应器沿模具型面连续运动并实现加热淬火，感应器运动轨迹、路径及其与型面的相对位置始终处于一个时变的过程。因此，研究重点是在感应器运动非线性、模具型面结构非线性条件下随时间和空间变化的电磁场、温度场、应力场以及金属相变过程的相互作用机理和影响规律。通过研究点式移动感应加热淬火过程中电磁场、温度场物理数学建模和数值分析方法以及电磁场、温度场、感应器运动速度场耦合作用机制和控制方法，以期揭示电磁学参数、感应器几何学和运动学参数、冷却方式等对温度场、相变及残余应力的影响规律，实现多场耦合设计与协调控制，为非线性模具型面感应加热淬火强化提供科学依据和技术方法。

针对车身模具体积大、型面复杂、精度要求高的特点以及现有强化工艺的不足，本项目提出模具型面三维点式移动感应加热淬火强化新方法，并开展了相应的基础理论研究。基于电磁场、温度场、相变场及应力场理论，通过有限元模拟与实验相结合的方法揭示了点式移动感应加热淬火过程中电磁学参数、感应器几何学和运动学参数、冷却方式等对温度场、相变及残余应力的影响规律，实现了多场耦合设计与协调控制，为非线性模具型面感应加热淬火强化工艺提供了科学依据和技术方法。. 首先建立了曲面点式移动感应加热淬火实验平台，研究了点式移动感应淬火工艺中电磁场和温度场的变化规律以及对微观组织和力学性能的影响，最终建立了点式移动感应加热淬火理论与方法。通过本项目的研究，优化了点式移动感应加热淬火工艺中的感应器尺寸，在单轨迹点式移动感应淬火工艺的研究过程中获得了各个工艺参数，如移动速度、电流大小和曲率半径等对单轨迹点式移动感应淬火过程的影响，并结合CCT曲线和梅尼尔模型，利用ANSYS软件中的APDL语言编写程序，预测了淬火后组织和显微硬度；在多轨迹点式移动感应淬火工艺的研究过程中，结合回火方程获得了轨迹重叠宽度对多轨迹点式移动感应淬火后工件的温度场、微观组织和力学性能的影响规律。. 在项目的研究过程中，共发表标注基金号的论文11篇，其中SCI收录6篇（其中影响因子2.2以上的论文4篇），EI收录2篇（不含SCI重叠部分），中文核心期刊2篇，国内会议论文1篇，申请中国发明专利3项，其中授权1项，培养青年教师3名，企业工程技术人员1名，毕业硕士研究生3名，即将毕业在读博士研究生2名、硕士研究生1名。参加国际学术会议2次，国内学术会议2次。. 通过本项目的研究，探索了复杂型面三维点式移动感应加热淬火强化方法中电磁场、温度场、应力场和相变场的耦合关系，建立了三维点式移动感应加热淬火强化工艺方法的理论构架和技术设计方法，满足了车身高强度、轻量化材料和精确成形工况下对模具质量的高要求，对于提高我国汽车车身模具制造水平和复杂曲面强化技术具有重要的学术价值和实际意义。

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