螺纹升角对螺旋波纹管液压成形性能的影响

为了深入探究螺旋波纹管在液压成形工艺中的变形行为,以304不锈钢圆管为研究对象,采用有限元模拟方法分析了不同螺纹升角下管坯的液压成形过程,研究了不同螺纹升角对螺旋波纹管螺纹段胀形高度、减薄率以及波高均匀度的影响。结果表明,在相同内压力下,随着螺纹升角的增大,螺纹段胀形高度和最大减薄率显著降低,同时波高均匀度上升,但是壁厚增厚率变化不明显。最后以螺纹升角15°为例开展了螺旋波纹管液压成形实验验证。结果表明,内压力与补料量匹配不恰当主要会导致中心破裂和两端起皱两种缺陷。当液压成形工艺参数为:整形压力140 MPa,补料量15 mm,推头轴向进给速度1.5 mm·s^(-1),获得了成形质量优异的螺旋波纹管零件,实验结果与有限元模拟结果基本吻合。

不同成分780 MPa级高强双相钢成形性能对比分析

针对不同成分高强双相钢HC420/780 DPD+Z开展了性能对比分析。首先,在常规C-Si-Mn化学成分体系的基础上,通过增加微合金元素或改变原有化学成分含量形成了3种同强度级别的材料,对3种材料的金相组织和力学性能进行了对比分析;基于液压成形试验机对3种材料的成形极限曲线进行了对比,并与3种理论预测模型进行了对比;对3种材料的扩孔性能和折弯性能进行了对比;基于AutoForm搭建了某车型纵梁零件成形过程仿真模型,分析了3种材料的应变分布;通过折弯性能验证材料是否满足纵梁的成形需求。结果表明,对于增加微合金元素的材料,其组织得到明显细化,马氏体呈现出弥散细小的状态,材料的拉延能力增强;对于高碳含量的材料,其C和Cr元素的含量提高,Si元素含量降低,有明显的带状马氏体组织,晶粒尺寸增大,材料的塑性应变比r值增大;根据成形极限曲线可知,微合金成分材料的平面主应变最大,约为0.175,扩孔率最高,达到26.2%,90°折弯极限圆角半径优于其他两种材料,应用纵梁零件的开裂风险最小;高碳含量材料的平面主应变最小,约为0.133;常规成分材料的扩孔率最低,仅为13.0%,折弯性能也最差;微合金元素材料具有良好的拉延和弯曲综合成形性能,而高碳含量可以明显提升材料的折弯和扩孔性能。

CFRP/AA5083自冲铆接头成形性能及损伤机制

选用CFRP和AA5083铝合金进行自冲铆接,探究铆钉嵌入CFRP上表面深度和采用带孔CFRP板材对接头的影响,以实现对复合材料/金属自冲铆接工艺的优化。基于接头的成形曲线和成形截面分析,研究了接头成形质量的影响因素;通过拉伸-剪切试验测试了接头的成形性能与失效行为;结合显微硬度分布特征研究了接头成形特征与失效行为的联系。结果表明:随着铆钉嵌入深度的增大,CFRP板材的压溃损伤持续加重,接头失效行为由铆钉拉脱失效变为CFRP基板撕裂失效,成形性能呈下降趋势;带孔CFRP板材的使用减轻了CFRP的铆接损伤,改善了铆钉的刺入和成形,铝合金板塑性变形区也具有更好的硬化效果,接头具有更优的成形质量和成形性能。

奥氏体区和铁素体区热轧IF钢板的织构及成形性能

采用金相观察、织构分析、成形极限试验等,研究了奥氏体区和铁素体区热轧含Ti的IF钢板的显微组织、织构特征及成形性能,探讨了影响钢板成形性能的因素、钢中Ti元素的作用以及织构的形成。结果表明:奥氏体区热轧IF钢的铁素体晶粒均匀,呈等轴状,铁素体区热轧IF钢的晶粒沿轧制方向被拉长,形成形变带,呈纤维状。相比铁素体区热轧IF钢,奥氏体区热轧IF钢具有更低的屈服强度、抗拉强度和屈强比,更高的平均塑性应变比、平均硬化指数和断后伸长率,以及高的FLD0值(成形极限图中平面应变处的主应变),成形性能更好。在两个区域热轧的IF钢均有较高强度的{110}〈112〉织构,其中铁素体区热轧IF钢有一定强度的{110}〈uvw〉纤维织构,奥氏体区热轧IF钢有一定强度的{111}γ纤维织构,γ取向密度较大,形成了具有一定强度的{111}〈101〉、{111}〈112〉等有利织构。

QP和DP钢面内成形性能与边部成形性能对比研究

目的以宝钢生产的QP980、QP1180、DP980、DP11804种典型超高强钢材料为研究对象,进行QP、DP钢种材料面内与边部成形特性对比分析。方法采用单向拉伸设备以及成形试验机,并结合DIC分析技术,对4种材料的力学性能、面内成形性及边部成形性进行试验研究。结果与DP钢相比,同等强度级别QP钢的均匀延伸率及加工硬化系数均明显更高。在面内成形应变状态下,同等强度级别QP钢极限成形深度均明显大于DP钢的,但主、次应变大小差异不大。在边部成形应变状态下,同等强度级别QP、DP钢极限成形深度以及主、次应变大小均差异不大。QP、DP钢面内成形最大主应变均明显大于边部成形最大主应变。结论与同强度级别DP钢相比,QP钢具有更高的均匀延伸率及加工硬化系数。QP钢材料的加工硬化系数高,材料内部协同变形能力强,面内成形性能明显优于DP钢材料的,但两者的边部成形性能差异不大;QP、DP钢材料能承受更大的面内主应变,受边部加工硬化及毛刺的影响,冲裁后,边部应变明显降低,在QP、DP超高强钢零件设计制造过程中,应尽可能避免边部发生较大的变形。

两步升温热轧工艺对AZ31镁合金薄板各向异性及成形性能影响

采用两步梯度升温轧制工艺对AZ31镁合金板材进行轧制,探究轧制过程对镁合金板材显微组织织演化、各向异性及成形性能的影响。第I步轧制在300℃开展,其每道次压下量为15%;第II步轧制在550℃进行,其每道次压下量为40%。经过共4道次轧制后,最终获得厚度为1 mm的镁合金薄板。结果显示,第I步低温轧制过程不更换轧制方向时,试样中生成大量剪切带;而更换轧制方向时,组织内部主要为孪晶和再结晶晶粒。随着II步轧制温度的升高,由于动态再结晶急剧激发,剪切带数量及尺寸逐渐减小,晶粒明显细化。根据IGMA分析得出,非基面滑移,特别是棱柱面滑移活动增强。轧制退火后的AZ31镁合金薄板的力学性能得到提高,各向异性减小,冲压成形性能得到明显改善。

组织特征对980 MPa级先进超高强钢成形性能和拉伸行为的影响

以CP980钢、DP980钢、QP980钢为研究对象,采用单轴拉伸试验并结合数字图像相关技术,研究了组织特征对980 MPa级先进超高强钢单轴拉伸行为以及全局、局部成形性的影响。结果表明:QP980钢由马氏体、铁素体、残余奥氏体组织组成,在均匀变形阶段奥氏体相变产生的相变诱导塑性效应使该钢具有最优的全局成形性,但是新生马氏体相与其他相的硬度差较大,导致其局部成形性最差并形成准解理断裂;DP980钢由铁素体和马氏体组织组成,其强化机制以马氏体硬相强化和铁素体位错强化为主,全局成形性居中,同时因铁素体和马氏体之间具有一定的协调变形能力,其局部成形性较好,断裂形式主要为韧性断裂;CP980钢为铁素体、贝氏体、马氏体的多相组织,各相硬度差小,协调变形能力较强,局部成形性最好,断裂形式为韧性断裂。

基于ANSYS Workbench的航空导管橡胶成形系统开发及成形性能分析

为提高有限元建模仿真效率、降低工程技术人员的操作难度,研究了T形三通管橡胶复合胀形仿真过程中涉及的关键问题。基于ANSYS Workbench仿真平台开发了航空导管橡胶成形系统,创建了建模仿真流程、参数化建模工具与仿真分析工具。利用开发的工具进行了T形三通管橡胶复合胀形研究,分别对最优工艺参数成形及起皱、破裂等成形缺陷进行模拟,以成形高度及壁厚最大增厚率与最大减薄率为成形性能评价指标,将仿真结果与现有试验结果进行对比。结果表明:使用开发工具进行有限元仿真的结果与试验结果吻合良好,验证了开发的航空导管橡胶成形系统的有效性,为成形试验及性能分析提供有效的参考与指导,具有一定的工程实际应用价值。

304不锈钢箔带微拉深成形性能研究

目的探究退火温度对厚度为20μm的奥氏体304不锈钢(ASS 304)箔带微拉深成形性能的影响规律。方法将ASS 304箔带分别在850~1050℃下进行退火处理以获得不同的微观组织,基于退火试样和精密微型落料-拉深复合模具,开展微拉深成形试验并制备出外径为1.6 mm的杯状微拉深成形件,并通过高分辨率激光扫描电镜进行微拉深成形件表面形貌的观测和分析。结果ASS 304箔带的微拉深成形性能受到尺度效应的显著影响。当退火温度为850℃时,强烈的材料各向异性导致微拉深成形件出现严重的起皱现象;经900℃退火后,MDD成形件的起皱现象有所抑制,但依旧不均匀;当退火温度为950℃时,ASS 304箔带主要由再结晶后形成的细小等轴晶构成,材料各向异性得到明显改善,起皱现象得到抑制;当退火温度进一步升高到1000℃甚至1050℃时,晶粒的长大导致各向异性增强、塑性降低,显著影响了微拉深成形件的成形质量。结论适宜的退火温度有助于改善ASS 304箔带的微观组织,进而改善材料的力学性能及成形性能。950℃是获得具备高成形质量及表面质量的ASS 304微拉深成形件的较优退火温度。

TC4钛合金真空电子束焊温度场及成形性能

为研究TC4钛合金焊接接头的成形性能,采用真空电子束焊方法对TC4钛合金进行焊接。通过Ansys Workbench数值模拟软件对TC4钛合金真空电子束焊过程进行数值模拟,研究了电子束流、加速电压和焊接速度对焊接接头成形性能的影响。研究结果表明,数值模拟结果与试验结果相吻合;随着电子束流、加速电压的增大及焊接速度的减小,焊缝的熔深和熔宽随之增大;焊接接头熔合区晶粒尺寸由上至下(沿深度方向)逐渐减小,熔合区主要由针状马氏体α′相组成;焊接接头相比于母材,抗拉强度提高至103%,塑性降低,延伸率最高达到86%,针状马氏体α′相是导致焊接接头力学性能改变的关键因素。

冷轧钢板的模拟成形性能与基本成形性能的相关性研究

在大量试验的基础上 ,用多元统计回归方法对 11炉冷轧钢板的基本成形性能与模拟成形性能试验数据进行了回归分析和相关性研究。结果表明 ,各模拟性能指标与基本性能之间有着较好的对应关系。有的模拟成形性能指标甚至与基本性能之间存在着较强的相关性。全相关性系数达 0 .95以上。

我国金属板带成形性能测试标准体系的建设

介绍了我国金属板带成形性能试验方法标准体系的构成,以及这些标准的制修订过程,最后提出了标准制修订时需要遵守的基本原则和该标准体系尚有待进一步补充完善的建议。

基本冲压成形方式与模拟成形性能试验方法--修订国标《金属薄板成形性能与试验方法》的技术说明(2)

阐述了金属薄板的冲压成形方式、转变规律,以及基于不同破裂失稳形式的冲压成形性能分类方法。提出了非圆近似法、变形相似-简化仿形法和尺寸缩比法等3种设计冲压成形性能模拟试验的基本模式。同时,分析了当前主要模拟成形性能试验方法的类别,为修订GB/T 15825《金属薄板成形性能与试验方法》提供了试验方法选择与应用技术依据。

冲压成形性能的基本概念、试验方法与技术物理表达——修订国标《金属薄板成形性能与试验方法》的技术说明(1)

定义和论述了金属薄板冲压成形性能的各种基本概念、技术类别、试验研究方法,提出冲压成形性能是冲压成形质量状态表现的观念。同时,根据数字化技术发展现状,并应用数学物理方法的基本思想以及现代制造工程和系统工程的观点,提出虚拟冲压成形性能的概念以及冲压成形性能的工程场函数性质与系统工程状态,为修订GB/T 15825《金属薄板成形性能与试验方法》建立了概念性的技术基础。

冲压成形性能与冲压成形工艺分析--修订国标《金属薄板成形性能与试验方法》的技术说明(4)

通过比较冲压工艺设计参数和冲压成形性能指标的异同,面向各种冲压板料提出利用真实和虚拟成形性能试验修订和构建冲压成形工艺设计参数及其数据库的设想。通过阐述冲压成形性能试验在通用、复杂和虚拟模拟等不同冲压成形工艺分析中的应用方法,并推介一种能够利用冲压成形性能检测数值计算冲压成形难度的"形状分析法",为GB/T15825在冲压成形生产中的技术应用提供了方法性参考。

差厚激光拼焊板门内板的成形性能研究

门内板是激光拼焊板在汽车车身上应用的典型零件之一。推导了单向拉伸下差厚拼焊板的应力、应变与厚度关系的公式;通过数值模拟和实冲试验,研究0.8mm×1.2mm和0.8mm×1.5mm两种不同厚度组合对拼焊板应力、应变、厚度和焊缝移动量等成形性能的影响。模拟和试验的结果与推导的公式吻合:随着板厚比增大,薄侧板材承受的应力、应变变大,破裂的危险也相应增加,而厚侧板材的应力、应变随板厚比的增大而减小。

异步轧制AZ31镁合金的微观组织与室温成形性能

探讨采用小异速比多道次异步轧制技术提高AZ31镁合金板材室温成形性能的可行性,研究异步轧制板材微观组织的特点、形成机理及其与成形性能间的内在联系。结果表明:多道次异步轧制所累积的剪切应变能有效促进压缩孪晶的交互作用,细化合金晶粒组织,削弱(0002)基面的织构强度;异步轧制AZ31镁合金板材后续退火处理后的室温伸长率和Erichsen值分别可达32%和6.14mm;(0002)基面织构减弱和塑性应变比的降低是板材室温成形性能提高的根本原因。

汽车用5182铝合金的温拉深成形性能

在变形温度为303～573K,拉深速度为0.1～1.5mm/s,压边力为2.0～3.5N/mm2的条件下,采用差温拉深试验,对汽车用5182铝合金板拉深成形性能进行研究。研究结果表明:5182铝合金的极限拉深比LDR并不随着变形温度的升高而单调增加,在523K时达到最大值2.5,之后随着温度的继续升高,极限拉深比反而下降;当压边力小于3.0N/mm2时,随着压边力的增加,LDR逐渐增大,但当压边力超过3.0N/mm2时,LDR迅速减小;5182铝合金板低速拉深时的成形性能(小于0.5mm/s)比快速拉深的成形性能好。

双相钢板成形性能试验研究

通过高强度低合金钢(HSLA)、双相钢(DP)、相变诱导塑性钢(TRIP)材料特性和成形性能的对比研究,深入分析了DP钢板的力学性能、成形极限和扩孔性能。结果表明,与传统HSLA钢板相比,DP钢初始n值较高,有利于变形过程的应变均化和成形性能的提高。TRIP钢高n值的特性使钢板成形过程的应变分布更均匀,从而具有较高的成形极限。在屈服强度相近的条件下,DP钢板和TRIP钢板的扩孔性能均低于HSLA钢板。

汽车用先进高强钢的成形性能

通过试验,对汽车用先进高强钢DP590、DP780、TRIP590的力学性能、微观金相组织、成形极限图进行研究,并与超深冲钢DC01成形极限进行对比。运用成形极限预测近似公式,对DP590、DP780、TRIP590、DC01的成形极限曲线进行预测,并与实测曲线进行对比。结果表明,DP钢和TRIP钢都具有较高的强度和良好的塑性,并具有较低的屈强比,能有效避免成形时局部颈缩和断裂。同时,DP钢和TRIP钢均具有良好的成形性能,DP590、TRIP590的成形能力甚至优于超深冲钢DC01。成形极限预测经验近似公式能很好的适用于DP590、DP780、TRIP590的成形极限预测,误差在2%以内,但对于DC01的成形极限预测误差则稍微偏大,约为4%。