基于翻孔试验的AZ31B镁合金薄板温成形特点研究

以1.6 mm厚的AZ31B镁合金板料为研究对象,利用Deform-3D软件探究了温成形翻孔工艺的成形特点,分析了成形温度、冲压速度和压边间隙对制件成形过程中等效应力、成形载荷及厚度变化的影响规律和机理,在此分析结果基础上提出了翻孔优化工艺,并通过对比优化工艺下仿真试验和物理试验中制件的变形情况,验证了模拟仿真的正确性。结果表明,扩孔阶段制件凸缘区材料应力波动幅度最大,达到141.29 MPa,减薄和增厚最严重的区域分别是伸长区底部和凸缘区,分别达到20.00%和3.13%,温度与材料的等效应力峰值及应力分布不均匀性呈负相关,较低的冲压速度可以给材料变形提供充足的缓冲时间,有利于降低等效应力峰值和增厚率,压边间隙主要影响材料厚度变化情况而对材料主变形区等效应力的影响较小,仿真试验与物理试验制件的终态材料厚度分布趋势一致,凸模峰值载荷误差为0.94 kN,仿真试验结果与物理试验结果具有良好的一致性。

基于数值模拟的20MoCr4钢温成形特征研究

20MoCr4钢是一种优良齿轮、齿圈等汽车关键零部件用到强度低合金钢。研究获得其材料性能参数是设计汽车零部件、制定成形工艺路线的前提条件。基于金属材料性能模拟计算软件JMatPro,获得了宽温度范围(25~1200℃)内详细全面的20MoCr4钢材料力学性能和热物理性能,结果表明:在500~750℃的温度变化范围内应力会出现较为明显跳跃式变化,在700~850℃之间热导率和比热容出现较为明显跳跃式变化,580~780℃为该材料较合适的温成形温度区间。相关材料性能数据和研究结果为20MoCr4钢滚轧等温成形过程热力耦合有限元分析提供基础。

预时效-温成形工艺参数对7075铝合金组织与性能的影响

对7075-T6铝合金进行了不同预时效温度(85,100,120℃)、预时效时间(0~32 h)、成形温度(150,200,250,300℃)的预时效-温成形处理,研究了工艺参数对合金组织和性能的影响,确定了最佳工艺参数。结果表明:随着预时效时间延长,7075铝合金晶粒尺寸无明显变化,析出相数量增加,硬度和强度均先增大后减小;相比预时效温度为100,120℃时,预时效温度为85℃时析出相的数量较少,尺寸较小,硬度和强度较大,断后伸长率较小;随着温成形温度升高,硬度和强度均减小;最佳预时效-温成形工艺参数为预时效温度85℃、预时效时间24 h、温成形温度150℃,此时合金综合性能最佳,抗拉强度和断后伸长率分别为T6态的95%和163%;成形后经180℃×30 min烘烤处理可提升其强度、降低塑性。

采用温成形的先进高强钢防撞梁回弹设计试制研究

针对高强钢回弹难以控制的问题,采取新型温成形技术,选取两种常用的汽车高强钢QP980与DP780作为研究对象,对某一车型的前门防撞梁进行温成形试制,从零件工艺设计出发,模具结构设计,设计冷冲压实验对照组,利用三坐标测量仪扫描测量回弹数值,得到温成形工艺能减小冲压零件的回弹数值。本章主要通过温成形试制验证,确定了较为适合高强钢的温成形温度,验证了高强钢温成形工艺可行性,对高强钢温成形工艺具有一定的指导意义与参考价值。

镁合金AZ31B板材温成形流变规律及本构模型

通过AZ31B镁合金板材高温拉伸实验,分别讨论了成形温度、应变速率以及各向异性对镁合金流变的影响。实验结果表明,温度越高、应变速率越低,镁合金的塑性越好;取样方向与轧制方向成45°时,由于在此方位孪生取向因子最大,因而该方向的塑性很高,与0°方向塑性基本相同。对变形后的镁合金进行金相组织观察发现,250℃时镁合金显微组织几乎都是由细小的等轴晶粒组成,优于其他温度下的显微组织;结合温度对镁合金流变的影响,确定镁合金的最佳温成形温度为250℃。依据实验数据建立了两种硬化本构模型,即Fields-Backofen模型和指数模型。分别将两种模型预测结果与实验数据对比表明,采用指数模型能更好的预测镁合金温成形流变应力。

6061-T6铝合金高温本构模型及温成形数值模拟

基于6061-T6铝合金在高温变形过程中的动态回复、动态再结晶及变形硬化特性,分析其在不同温度阶段的黏塑性特征,在高温阶段进一步引入软化因子修正传统Field-Backofen模型,使之适用于铝合金温成形的热力本构描述。通过NAKAJIMA凸模胀形数值仿真及试验对比发现：高低温（25~400℃）相结合的软化型热拉伸本构方程可以准确地描述板料破裂前的集中软化特征,且可以有效满足6061铝合金高温成形性能的仿真需求。

7075-T6铝合金温成形损伤演化实验与仿真

基于GTN损伤模型,采用实验与有限元仿真相结合的方式对高强度7075-T6铝合金在温成形HFQ工艺过程中的损伤演化进行研究。通过扫描电镜观测得铝合金板材在变形中的损伤演化符合孔洞长大、形核、聚合和最终断裂的规律;采用中心复合试验设计法构造拉伸曲线关键变量关于GTN损伤参数的响应曲面模型,进而结合遗传算法确定铝合金板材的损伤参数;通过有限元软件ABAQUS仿真预测不同温度下铝合金方盒拉深过程中的损伤分布情况。结果表明:提高成形温度可使得铝合金板材的成形性得到有效改善,实验观测的板材开裂行为和开裂位置与损伤预测结果相一致,证明了GTN损伤模型在铝合金温冲压成形性仿真分析中的适用性。

温成形杯形件组织性能研究

为研究杯形件温成形后的组织性能,对某杯形件进行了温挤压-引伸实验,并对所得杯形件毛坯和原材料的金属流线、晶粒度、硬度和拉伸性能进行了测定和分析.结果表明:温成形可使杯形件晶粒细化和均匀化;采用温挤压-引伸工艺成形的杯形件毛坯金属流线完整,硬度和抗拉强度比原材料有大幅度提高,塑性略有降低;采用同样热处理工艺对温成形杯形件与原材料进行处理,杯形件的抗拉强度和塑性都比原材料略有提高.

温成形摩擦界面粉末润滑层宏微观特性的试验研究

温成形时加入润滑剂,可提高产品质量,降低变形力,延长模具的使用寿命.不同温度下润滑剂的性能不同,也影响加工界面的摩擦特性.通过将松散的石墨粉导入到面接触摩擦副间隙中,可以在轴向载荷和剪切力作用下形成减摩性能良好的粉末层,实现高温和高压成形过程的良好润滑.采用多功能摩擦磨损试验机研究温度对温成形粉末润滑界面的影响,对粉末润滑润滑的摩擦副表面进行电子显微镜观察、三维轮廓分析、能谱分析、元素含量分析及拉曼分析,获得温度影响温成形摩擦特性的现象和机理.结果表明:温度对温成形中粉末润滑界面的摩擦特性有很大影响,不同温度下摩擦系数发生改变,而粉末润滑层的平整性、完整性以及石墨有序化程度也随温度改变,而这些因素都是温度改变粉末润滑效果的内在原因.

35CrMnSi钢温成形力学行为研究

为了合理制定35CrMnSi钢温成形工艺参数,利用热模拟实验对该材料在温成形条件下的变形抗力进行了研究,考察了变形温度、应变速率及变形程度与变形抗力之间的关系,并利用冶金学的方法对其进行了分析.结果表明:35CrMnSi钢在740～860℃变形时,具有较强的应变速率敏感性,变形抗力随应变速率的增加而上升;随应变速率的增大,温度对变形抗力的影响减弱;在较低温度成形时(740、780℃),变形抗力较低,并有明显的软化趋势;随着成形温度的升高,材料在发生相变后变形抗力上升,且表现出加工硬化的趋势.

铝合金板温成形过程摩擦在线检测系统的研究

介绍并分析了对板料成形过程摩擦问题研究的发展与现状。设计出一种用于动态测量板料成形真实过程摩擦系数的探针传感器 ,并在此基础上开发出铝合金板料温成形过程摩擦在线检测系统。利用该系统进行了铝镁合金板 (5 1 82 )筒形件温成形过程摩擦在线检测 ,得到了合理的实验结果。

温成形中铝合金板成形极限图的预测研究

在铝合金板温成形数值仿真中,成形极限图是判断材料颈缩失效和评价温冲压成形能力的基础.提出了一种温成形条件下铝合金板成形极限图的理论预测方法.采用曲线拟合方法建立了Al5083-O铝合金板应变硬化指数、应变率硬化指数随成形温度的变化规律;采用M-K理论模型,结合Logan-Hosford屈服函数计算获得温成形条件下铝合金板的成形极限图.计算结果与实验数据吻合较好,证实了温成形条件下铝板成形极限图的理论预测方法是正确的.

高强度钢板温成形回弹规律实验研究

高强度钢板冲压成形后的回弹问题是其应用中的主要问题之一。温成形技术可显著改善高强钢的成形性。以-U形件为研究对象,通过改变成形温度及压边力,对DP590双相高强度钢在温成形工艺下的回弹和由其引起的扭曲进行了研究。研究表明:随着温度和压边力的增加,制件的回弹逐渐减小,但温度的改变对于扭曲无较大影响,压边力的增大可改善扭曲现象。

变形铝镁合金温成形技术研究和发展现状

在了解变形铝镁合金的特性和应用现状以及探讨其成形技术的基础上,对温成形技术的特性、应用和发展现状,以及国内外变形铝镁合金温成形技术的研究现状进行了论述,并对变形铝镁合金及其温成形技术的应用前景进行了展望。

铝合金板温成形流变应力模型的建立与应用

为实现铝合金Al5083-O温成形的数值模拟与合理制定其成形工艺参数,研究了Al5083-O铝合金板在不同温度和应变速率条件下的温成形特性。引入Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述Al5083-O铝合金板温成形时的流变应力与变形温度和应变速率之间的关系,建立了预测这种铝合金在温成形条件下应力-应变曲线的数学模型。计算结果与试验数据吻合较好,证实了Al5083-O铝合金板温成形流变应力预测模型的正确性。

5182铝合金板温成形工艺及摩擦学特性的研究

通过对5182铝合金板的室温及高温力学性能的实验研究与分析,提出了5182铝板的温成形工艺。实验研究了工艺参数对5182可成形性能的影响,并分析了成形过程中材料表面化学性能、表面几何形貌和润滑状态等因素对摩擦学特性的影响,最后进行了仿车门零件的成形实验和有限元模拟。

铝合金圆锥形零件粘性介质温成形研究

采用热力耦合有限元数值模拟方法对铝合金圆锥形零件粘性介质温成形过程进行了模拟分析,研究了成形过程粘性介质和板材的温度分布、不同温度条件下成形零件壁厚分布、成形载荷等。结果表明,圆锥形零件的底部圆角区域为成形危险区域。非等温粘性介质温成形过程中,在粘性介质内部形成的非均匀温度场影响了板材的温度分布。当粘性介质温度略低于板材温度时,坯料中心区域温度较低,有利于延迟底部圆角成形时的破裂,提高了零件壁厚的均匀性。分别进行了室温和加热时铝合金圆锥形零件粘性介质压力成形试验,试验结果与数值模拟具有相同的规律。

7XXX系铝合金HFQ温成形界面换热系数实验研究

基于自主设计的圆台模具淬火实验平台,研究高强度7075-T6铝合金在HFQ温成形过程中的瞬态传热规律。通过Beck非线性估算法(Beck反算法)获得界面换热系数(IHTC)在不同因素下(包括合模压强与表面粗糙度)随温度变化的瞬态换热规律,并分析各因素对IHTC的影响机理。结果表明:Beck反算法在计算瞬态换热系数时具有较高的计算精度。7075-T6铝合金与模具界面的瞬态换热系数随压强增大而增大,当压强增大到80 MPa时,瞬态平均换热系数IHTC趋近于3375 W/(m^2?K)。进一步,表面粗糙度也会影响7075-T6铝合金温成形过程的IHTC,当粗糙度大于0.57μm并小于0.836μm时,IHTC随粗糙度的增大而明显减小,当粗糙度小于0.57μm或大于0.836μm时,IHTC值均随粗糙度的增大而缓慢减小。

基于数值模拟和回归正交设计的AA5754铝合金温成形回弹特性

以圆筒温拉深切环实验为基础,采用数值模拟与回归正交试验相结合的方法,建立铝合金温成形过程中板料成形初始温度、摩擦因数、压边力、凹模圆角半径和凸凹模间隙与回弹之间的回归模型,得出各工艺参数对制件回弹的影响规律,确定最优工艺参数组合。通过回归模型进行回弹预测,并与相同工艺条件下4种温度的实验结果和数值模拟结果进行比较。研究结果表明:回归模型显著性明显,拟合度高,预测结果具有较高的可信度。

温成形弹体组织性能研究

研究了弹体温成形后的组织性能,对某弹体进行了温挤压-引伸实验,并对所得弹体毛坯的金属流线、晶粒度和硬度进行了测定.结果表明:采用温挤压-引伸工艺成形的弹体毛坯金属流线完整,硬度及晶粒细化等方面都较原材料有大幅度提高.