铝合金板材冲压成型技术及性能试验研究

当前,能源安全问题日益突出,这也是汽车行业目前需要解决的一大问题。铝合金因为自身性能优势突出,对汽车减重有重要应用价值。然而,与常规钢材相比,铝合金材料的延伸性能不足,塑性应变相对较小,因而成型效果较差。此外,铝合金弹性模量相较于钢材也更低,因此零件从冷冲压模具卸载后的回弹比钢材明显,构件容易出现凹陷、扭曲变形等问题,导致精度控制困难。对此,必须解决铝合金塑性低、成本高的问题,这对于铝合金成型工艺研究和发展至关重要。因此,文章介绍了铝合金板材成型性能,探讨了铝合金冲压成型技术,并对铝合金冲压成型性能进行试验,以供参考。

3003铝合金双层盒形壳体液压成形工艺及壁厚控制

为解决铝合金双层盒形壳体拉深成形开裂难题,提出了盒形件充液拉深与液压胀形复合成形工艺。通过工艺仿真研究了压边力、液室压力及胀形压力对双层板盒形件成形起皱和开裂的影响,并对关键工艺参数进行了优化。结果表明:充液拉深工艺有助于改善壁厚分布,合理的液室压力能够减少内外层板壁厚减薄,但液室压力过大会导致板料初期反胀过度引发减薄甚至破裂,在一定的胀形压力下外板能够实现贴模成形。通过实验研究了复合工艺对铝合金双层盒形壳体成形的影响,最大壁厚减薄率小于15%。该复合工艺为铝合金双层壳体零件成形提供了新方法。

基于不同分配方法的微型计算机铝合金外壳碳足迹分析

微型计算机作为更新换代频率最高的信息和通信技术设备之一,在其生命周期末端处置不当将产生大量碳排放。循环再生可以降低原生材料的矿石资源消耗及生产过程的能源消耗,是降低碳排放的有效方法。本研究基于生命周期评价理论,应用三种循环分配方法,对微型计算机外壳中可循环铝合金的原生及再生材料的碳排放进行研究。分析比较发现相比于使用原生铝合金材料,使用再生铝合金材料制备微型计算机外壳的GWP排放量通过cut-off、CFF、end-of-life recycling循环分配方法计算分别降低了79.79%、37.50%、0%,根据未来我国电力结构的改变,预测到2025年、2030年、2035年因采用再生铝合金框架相比于基准情景为调研企业带来的温室气体减排量分别为:66.91%、65.46%、63.89%。信息和通信技术行业再生铝合金的使用在碳减排方面具有较大的潜力。

基于冲压剪切的剪应力影响因素试验

初步分析了冲压剪切过程中剪应力的影响因素,其中剪切速率和相对间隙是可控的外部因素;利用材料万能试验机进行剪切试验,验证了剪切速率、相对间隙对剪应力的影响。对3种零件分别在3种剪切速率和2种相对间隙下进行剪切试验,结果表明:剪应力随剪切速率的增大而增大;剪应力随相对间隙的增大而减小。

Autodesk Moldflow在改善塑件成型周期中的应用

模具冷却系统设计是否合理会影响注射成型速度,借助Autodesk Moldflow的冷却分析功能,可以找到型腔中塑件的热点区域,锁定问题点发生的部位,给出针对性的解决方案,以达到缩短塑件成型周期的目的。根据分析结果,结合模具3D模型,对塑件的热点区域进行冷却强化,改善成型塑件鼓包的情况。

5A06-O铝镁合金差温拉深成形性能研究

采用单向热拉伸试验测定了5A06-O铝镁合金在150~275℃温热条件下的流变应力曲线及厚向异性系数;通过差温拉深试验研究了5A06-O铝镁合金在温热条件下的极限拉深能力。结果表明:随着温度的升高,材料在3个方向的厚向异性系数先增大后减小,并在250℃达到最大值;极限拉深比并不随着温度的升高而单调增大,在250℃达到最大值2.588,然而随着温度的继续升高,极限拉深比反而下降;250℃成形的拉深件有着最低的减薄率与增厚率,壁厚分布最为均匀;随着温度的升高,拉深速度对成形性能的影响愈加明显。

一种方便工程应用的铝合金板非比例加载成形极限判据

在深入分析比例和非比例加载路径下板料达到成形极限时的厚度减薄率基础上,提出了一种基于厚度减薄率的成形极限判据。针对5086和6111T4两种铝合金板,通过拟合线性加载路径下不同应变比与厚度减薄率之间的关系曲线,绘制出成形极限厚度减薄率图,并预测了复杂加载路径下的成形极限图。结果表明,基于厚度减薄率的成形极限判据能够合理预测不同加载路径下成形极限曲线的移动方向。在一定的预应变范围内,成形极限厚度减薄率图不受加载路径的影响,但当超过这个范围时,成形极限厚度减薄率图仍然表现出对加载路径的依赖性。因此在工业生产中,成形极限厚度减薄率图适合作为加载路径中不包含大预应变的成形极限判据,否则仍需要考虑加载路径对成形极限的影响。

基于遗传算法的AZ31镁合金手机壳的热冲压工艺优化

为探究AZ31镁合金手机壳制件的热冲压变形行为,以及工艺参数与质量评价指标间的关系、改善成形质量,借助DYNAFORM有限元软件建立手机壳模型,分析其热冲压成形规律。在250℃条件下,对制件进行热冲压仿真分析,采用正交分析和灰色系统理论(GS理论)对压边力、冲压速度、摩擦系数及阻力系数与最大增厚率、最大减薄率的关系进行深入分析。采用遗传算法(GA)优化冲压速度、阻力系数两个关键影响参数,利用反向传播(BP)神经网络进行寻优检验。结果表明,制件的冲压变形是不均匀的,圆角边缘处最容易出现起皱现象,凸模圆角处最容易发生破裂,底部和大部分侧壁几乎无塑性变形;阻力系数和冲压速度对最大减薄率的影响较大,而压边力和摩擦系数的影响较小。在追求最大减薄率最小化的问题上,GA优化策略在预测精度和优化效能上表现优异,有限元仿真证实了其准确性和有效性。研究为AZ31镁合金的热冲压分析提供了实用的优化策略,具有实际应用价值。

基于3种驱动方式的镁合金覆盖件柔性砂模拉深试验与仿真研究

选择砂子作为柔性介质,通过砂子摆放位置的不同实现不同驱动方式,并针对复杂镁合金覆盖件进行研究。采用有限元模拟与拉深试验对比验证的方法,针对差异化驱动方式探究了拉深温度、板厚以及填砂高度对镁合金板材成形结果的影响,并采用宏微观协同验证的方法对有限元模拟进行验证。针对复杂镁合金覆盖件,最终提出了能够改善其拉深性能的优化策略。

汽车用铝合金板拉深性能评估参数

为了准确地评估汽车用铝合金板的拉深性能,在单向拉伸试验、平面应变拉伸试验和圆筒件拉深试验获得的样本基础上,采用回归分析方法,全面地分析了汽车用铝合金板各种材料性能参数与其拉深性能之间的对应关系。研究表明:在所给出的材料性能参数中,xb值(平面应变抗拉强度与单向抗拉强度之比)对极限凸模行程的相关性最为显著,其次是硬化指数n及宽度颈缩率ψ等参数,而厚向异性系数r与铝合金的拉深性能并不相关。上述结果表明,在评估汽车用铝合金板的拉深性能时,使用xb值为评价指标最为准确。

铝合金板自冲铆连接过程的模拟分析

为研究铝合金板件自冲铆连接过程,借助有限元方法模拟了1.15mmAA6016T4板+1.5mmAA5182O板自冲铆接头成形.计算结果与已报道实验结果一致,证明该方法是有效的.采用此方法研究了冲头和模具的受力变化,铆扣的形成以及板件翘曲变化情况.结果表明:铆钉的变形是引起冲头载荷急剧增加的关键因素;铆钉内腔的充满压实有助于铆接压力传递到铆钉内壁,促使铆钉管腿变形形成铆合;板件的翘曲主要受压边力大小和压边圈直径影响.

变压边力条件下铝合金板的成形窗口

在由塑性成形理论和能量法分别建立的临界破裂和临界起皱压边力模型基础上,构建了变压边力情况下汽车用铝合金板的成形窗口,并分析了拉深比、材料参数和模具参数对成形窗口的影响规律。对比实验表明:在整个有效压边力范围内,数学模型构建的成形窗口能够与实验相吻合,且铝合金6111-T4和5052-O的成形窗口明显小于钢板st14的。而影响因素分析显示:随着拉深比降低、厚向异性系数(r)增加和凹模圆角半径(Rdp)增大,成形窗口明显扩大;n值增加,成形窗口虽然有所扩大,但是效果并不明显。

奥氏体不锈钢冷冲压标准椭圆形封头塑性变形预测方法研究

通过公式推导,明确国内外所规定的两类塑性变形预测方法的物理意义。对比标准椭圆形封头冷冲压成形试验结果,建立能够真实反映封头冷冲压成形过程的数值计算方法。基于该数值计算方法,研究封头塑性变形与公称直径Dn、名义厚度δn的关联性,建立基于这两个参数的封头塑性变形预测方法,并对比所建立的预测方法与现有方法得到的封头塑性变形结果的差异。得到如下结论:现有的两种预测方法得到的结果分别反映了封头经向的平均塑性变形和板料边缘环向压缩塑性变形平均值,两者都不能反映封头真实的塑性变形大小;建立的塑性变形预测方法更加准确、可靠,可用于预测封头的塑性变形。

基于单向拉伸的防锈铝合金温热力学性能研究

通过不同温度及应变速率下的单向拉伸试验,获得了5A06-O防锈铝合金板材关键力学性能参数的变化规律。结果表明,在一定的应变速率下,5A06铝合金的流动应力及抗拉强度随着温度的升高而降低,断后延伸率随着温度的升高而显著的提高。当温度处在20～150℃范围内,均匀延伸率随着温度的升高而升高,而在150℃～300℃范围内,随着温度的升高而降低。另外,基于Fields&Backofen本构方程,对5A06铝合金在不同温度状态下的强化规律进行了分析和探讨,结果表明,随着温度的逐渐升高,应变强化指数不断减小,应变速率敏感系数则显著增大,应变速率强化作用明显增强。

TC4钛合金电致塑性V型弯曲性能的实验研究

针对TC4钛合金常温下冲压成形性能差的问题,通过电塑性拉伸、电塑性V型弯曲实验,研究了脉冲电流对TC4钛合金V型弯曲性能的影响规律。电塑性拉伸实验表明,电流可有效提高TC4钛合金的延伸率,降低流动应力,当有效电流密度从9.03A·mm-2增加到11.84A·mm-2时,延伸率从20.1%提高到69.7%。电塑性V型弯曲实验表明,电流可有效提高TC4钛合金的弯曲成形性能,降低回弹角和弯曲成形力,当有效电流密度从14A·mm-2增加到38.67A·mm-2时,回弹角减小47.5%。

AZ31B镁合金方盒形件的差温拉深成形

以AZ31B镁合金方盒形件差温拉深成形过程为研究对象,进行了单向拉伸试验,确定了本构方程中的有关参数;依据差温拉深成形的特点,对影响AZ31B镁合金方盒形件拉深成形效果的重要指标进行了数值模拟,确定了最佳的凸模和凹模温度组合为50℃和250℃,并通过试验进行了验证;对较优温度组合条件下所得的试件进行了相关区域的金相组织分析,结果表明,塑性变形后的AZ31B镁合金方盒形件的组织性能明显优于原始板料,差温导致的孪晶可有效提高成形深度。

热剪切旋压过程中芯模对零件形貌和壁厚分布的影响

为了揭示芯模对钛合金加热剪切旋压成形的作用机制,采用数值模拟方法,对比分析了贴模和不贴模加热剪切旋压件的形貌以及壁厚分布。结果表明:成形前期,二旋压件的平直度和锥度均较好,成形中后期(65%)后,不贴模旋压件母线会塌陷。工件在变形区的壁厚减薄由纯剪切变形和拉伸变形共同作用产生,且纯剪切变形起主导作用。贴模旋压件壁部壁厚较均匀,而不贴模旋压件的波动较大,呈现中部小两端大的趋势。成形中后期的母线塌陷使得不贴模旋压件壁厚减薄不足,因此其靠近凸缘部位的壁厚远大于该区域贴模旋压件的壁厚。为了提高不贴模旋压件的直线度和锥度,不贴模旋压过程中需要对工件凸缘施加约束以防止母线的塌陷,或预先通过设定合适的旋轮轨迹进行塌陷补偿。

镁铝叠层板的热轧成形及热冲压成形性能研究

镁铝叠层板密度低、表面耐蚀性好,是一种新型板材。应用热轧法将5052铝合金板坯和AZ31镁合金板坯叠层组料加热、轧制成形出镁铝叠层板;采用单向拉伸试验测定力学性能,优选了轧后热处理工艺;通过热成形极限实验对镁铝叠层板进行热冲压成形性能测定;运用回归分析法得到了镁铝叠层板的成形极限散点图、曲线型成形极限图和条带型成形极限图。结果表明,轧后经200℃×60min的退火处理能明显提高其塑性,获得良好的综合性能。200℃下镁铝叠层板冲压成形性能与镁合金板材相当。

电塑性效应下5A90铝锂合金折弯性能

针对5A90铝锂合金在室温下力学性能差而导致其成形复杂零件困难的问题,通过电塑性拉伸、电塑性折弯实验,研究电塑性效应对5A90铝锂合金折弯性能的影响。结果表明,在电塑性作用下,5A90铝锂合金的延伸率明显提高,折弯成形性能变好,且电流越大,折弯性能提高的效果越明显。同时探究了电塑性折弯的相关机理。

复杂截面铝合金型材拉弯成形有限元模拟

本文对矩形管截面铝合金型材拉弯成形工艺进行了研究 ,建立了位移控制拉弯工艺的有限元模型 ,采用ABAQUS软件对几种不同截面的铝合金型材拉弯成形过程进行了数值模拟 ,分析了不同补拉量对型材的截面畸变和回弹的影响以及不同截面形状抵抗拉弯成形时截面畸变的能力。其结果和方法对铝合金型材的拉弯成形工艺具有参考价值。