铝锂合金薄板微结构辊压微成形缺陷及其电致塑性效应数值模拟研究

目的研究微结构形状及尺寸、压下量、温度、电流强度和电流路径对电流辅助辊压成形的影响规律,分析辊压过程中多物理场耦合行为,探究电致塑性效应对辊压成形的作用机理,并以此来解决薄板微结构形性协同控制关键问题。方法采用ABAQUS建立微结构辊压有限元模型,通过辊压成形数值模拟方法进行相关研究。首先设计了三因素三水平正交试验,探究了沟槽形状、沟槽深度、压下量对成形效果的影响。其次通过改变电流大小、对比辊对辊(R2R)和辊对板(R2P)2种电流路径、对比电流辅助辊压和等温辊压模拟试验来依次探究电流强度、电流路径、电流的非热效应对铝锂合金薄板微结构辊压成形过程中微结构填充率与板材翘曲高度等辊压成形缺陷的影响规律。结果在R2R电流路径下,电流分布于整个板厚空间,而在R2P电流路径下,电流主要分布于材料表面,2种路径下的温度与应力分布相似,但R2R下的峰值温度略高,约高20℃;峰值应力略小,约小35MPa。当压下量与微沟槽宽度越大、沟槽形状越接近矩形时,辊压填充高度和翘曲高度均越大。在相同温度下,与等温辊压相比,电流辅助辊压微结构填充高度更高。三角形微沟槽在100 A、30%压下量时的辊压填充高度提升率高达7%。在等温辊压下,微结构填充时的塑性流动主要分布于表层;而在电流辊压下,微结构填充时的塑性流动在整个板厚范围内分布得较为均匀,且应力集中不明显。温度对辊压微结构薄板翘曲程度的改善作用较小,电致塑性效应大幅改善了微结构薄板辊压翘曲程度,翘曲高度减小约70%。结论从焦耳热均匀性角度来看,电流路径选择R2R更优。通过改变压下量、微沟槽宽度与形状可以改变微结构辊压成形效果。相较于等温辊压,电流辅助辊压可以提高辊压填充高度、减小板材翘曲高度,故其成形效果更好,说明电流非热效应可以促进辊压成形的进行。

铝合金车门防撞梁热冲压成形缺陷(英文)

通过试验和数值仿真研究生产车门防撞梁中经常出现的减薄、破裂、起皱和回弹成形等缺陷。建立了适用于350~500°C的本构模型,并用于铝合金热冲压数值仿真。进行冲压试验和数值模拟以弄清成形缺陷的量化规律并分析工艺参数对成形缺陷的影响。研究结果表明:铝合金热冲压中破裂现象得到改善,回弹基本消除。增大压边力可减轻起皱的程度,但压边力超过15 kN将导致工件最大拉深处破裂。在压边力为3~5 kN,冲压速度为50~200 mm/s及有润滑的条件下,可以避免成形缺陷的产生。

板材单点渐进成形工艺数值模拟与成形缺陷研究

工具头运动轨迹的动态加载是建立板材渐进成形有限元模型的难题。首先基于DYNAFORM建立基本的有限元模型,而后直接提取数控代码中工具头的位移坐标信息并添加至关键字文件,从而实现任意复杂运动曲线的加载;数控代码规划的加工轨迹存在起刀区域集中和加工方向单一的问题,容易造成破裂和失稳缺陷。起刀区域塑性变形大,累积效应使该区域板材严重减薄,采用均布策略,并保证均布后相邻起刀点的空间距离大于塑性变形区的最大半径可避免此缺陷。同时,运用顺逆相间的加工方式避免了单一方向加工方式存在的材料堆积引起的形状失稳和棱纹缺陷。

激光金属成形缺陷在线检测与控制技术综述

激光金属增材制造技术通过金属材料的激光逐层熔化堆积实现复杂零件的直接成形制造。激光金属成形零件易出现宏观缺陷以及内部冶金缺陷,严重影响零件的性能。综述了国内外激光金属成形零件宏观缺陷、内部冶金缺陷在线检测及缺陷控制技术的研究进展。分析指出目前普遍采用的熔池物理参数在线检测和反馈控制技术的主要作用是减少零件的宏观缺陷,但在消除内部冶金缺陷方面的作用是有限的。为了提高激光金属成形零件的关键力学性能,内部缺陷控制正逐渐成为激光金属成形领域新的研究热点。

单榫头叶片锻造过程成形缺陷分析

折叠和模腔充不满是锻造过程中常见的成形缺陷 ,利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性有限元模拟分析软件 ,通过对叶片锻造过程不同截面金属流动规律的三维有限元模拟分析 ,可以预测叶片锻造过程成形缺陷折叠和充不满的形成。通过改变毛坯尺寸和成形工艺参数 ,可以消除这些成形缺陷的产生 ,并获得合格叶片锻件。

大型船用曲轴TR法镦锻成形缺陷分析与工艺优化

大型曲轴是大型内燃机的关键零件。针对我国大型船用曲轴锻造中存在的精度低、加工余量大等问题,采用DEFORM-3D软件对其TR镦锻过程进行了数值模拟仿真。通过模拟分析曲轴成形的塑性流动规律,找出了大型船用曲轴曲拐成形过程中的典型缺陷连杆颈和曲柄臂外侧折叠的成因。研究发现,弯曲下模和预锻模设计不合理是造成曲轴锻件折叠缺陷的主要原因;并在此基础上优化了锻件成形的工艺方案,从而为大型曲轴镦锻模具设计提供了科学依据。生产试验表明,采用新的模具结构设计方案,可以有效避免大型曲轴镦锻时的折叠缺陷,所成形的曲轴质量良好。

蒙皮件多点拉形过程中成形缺陷的数值模拟

多点拉形是一种将柔性制造技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。文章基于动力显式有限元算法,从板厚、材质、变形程度和塑性指数等工艺参数入手,对球形和鞍形件的多点拉形过程进行数值模拟。研究表明,正确的选择工艺参数可以减轻或消除压痕缺陷。同时利用显-隐式算法,分析了板材厚度和成形件目标曲率半径对回弹的影响,得到了回弹的趋势和分布规律,即回弹量与板材厚度成反比,与成形件的曲率半径成正比。研究结果对蒙皮件多点拉形技术的实际应用具有一定的参考价值。

非对称楔横轧成形缺陷分析与模具参数的确定

分析了楔横轧生产过程中主要的成形缺陷:轧件不旋转、扭曲、折叠、心部缩松等,并提出了改进措施。根据轧制生产经验值及摩擦系数μ与模具成形角α、展宽角β之间的关系理论研究,建立了三者之间的关系曲线;并在此基础上分析了非对称楔横轧轧制过程中轴向力的不均衡问题,为楔横轧模具的参数选择提供依据。实验结果表明,优化后的模具轧制过程减少了轧件缺陷,提高了轧件质量。

复杂腔体直壁扇形筋板精密挤压成形缺陷控制

通过对6063铝合金复杂腔体零件中高厚比大于20的高筋板精密挤压成形过程进行模拟分析,发现直壁扇形筋板材料的应变速率远大于周边材料的应变速率,形成了面内拉应力和角部应力的耦合。模拟结果显示,筋板两侧开裂严重。在斜面与直立面交棱处设置反向圆角连接,增大了材料流动阻力和凸模侧棱圆角半径,改善了材料流动不均衡的问题。模拟和实验结果表明,阻流槽可降低直壁部分的材料流动速率,增大凸模侧棱圆角半径,不仅有助于减轻角部的应力集中,还有利于侧壁的材料向直壁流动,使整体变形更加协调。根据模拟方案,实际生产出了合格腔体零件。

后壳毛坯锻造成形缺陷分析

利用数值模拟技术对后壳锻造毛坯的成形过程进行了数值分析,得出了零件在法兰区及底部凸环圆角区产生汇流褶纹的原因,并通过模拟调试过程对毛坯及模具进行了调整,得出了合理的毛坯尺寸和模具的调整方案。

轨道车辆侧柱成形缺陷数值分析

主要研究了轨道车辆车体钢结构中侧立柱构件的冲压成形工艺,对截面回弹的主要影响因素压边力、凸模圆角半径、凸、凹模间隙等进行了数值分析和优化,并加以实验验证。实验结果表明,成形件截面回弹量得到有效控制,解决了截面开口量过大问题,获得了高质量成形件。

多楔轮产品的成形缺陷分析

介绍实际生产中多楔轮容易出现的几种常见成形缺陷,分析其产生的原因。多楔轮的下料尺寸、旋轮的结构、旋轮的安装位置、旋轮的进给量、终成形轮的进给速度和冷却液的喷射速度等都是影响多楔轮成形缺陷的主要原因。本文针对具体的成形缺陷提出相应的解决措施,提高了多楔轮的成形质量,降低了废品率。

大型厚壁半球封头成形缺陷及控制措施

分析大型厚壁半球封头在整体热压成形时的主要成形缺陷和产生原因。根据企业长期生产经验,提出从合适的毛坯尺寸、压制温度、凸凹模间隙、凹模圆角半径以及成形速度等方面有效控制其成形缺陷。

FDM成形缺陷分析及其实验研究

利用stratasys公司的FDM200mc成型机进行快速成形样件试做,结合成形产品分析了FDM成形的几种缺陷,指出缺陷产生的原因并提出相应的改进办法,为进一步掌握FDM成形工艺和提高质量提供有效的参考。

塞棒材料和尺寸对摩擦叠焊接头成形缺陷的影响

采用天津大学自主研制的水下摩擦塞焊设备,通过改变塞棒材料和塞孔塞棒形状尺寸,研究其对DH36钢水下摩擦叠焊接头成形缺陷的影响。结果表明,端部接触面积与塞孔塞棒间隙较小的A类塞孔塞棒形状尺寸,采用DH36,5A02 (LF2),Q235,Q345作为塞棒材料,均无法获得无缺陷的摩擦叠焊接头质量。塞棒的端部与塞孔的底部完全贴合的塞孔塞棒设计尺寸虽可在焊接初始阶段直接在容易出现缺陷的底部拐角处产热,但塞孔与塞棒之间间隙很小,焊接时间短,摩擦叠焊接头质量未得到提高。建议增大塞孔底部接触面积和塞孔塞棒之间的空间。

多通管的塑挤成形缺陷及防止措施

介绍了等径三通及四通管接头在塑挤成形中常出现的成形缺陷，分析了产生原因，提出了有效的预防措施。

大径厚比不锈钢管小弯曲半径推弯成形缺陷影响因素研究

针对Φ60 mm×1 mm的1Cr18Ni9Ti薄壁管进行推弯成形数值模拟和试验,研究了其1D弯曲半径推弯成形缺陷。讨论了管坯α坡口的大小、聚氨酯填块厚度和硬度、反推力大小以及润滑方式对推弯成形缺陷的影响。结果表明,α角增大,有利于弯管内侧材料的流动,减少弯管弯曲内侧起皱的风险;聚氨酯填块的厚度小、硬度不足,易引起弯管起皱与端口畸变;当反推力F2增大到70 MPa时,弯管与模具间的摩擦力增大,管的弯曲内侧起皱;反推力F2减小为20 MPa时,支撑弯管的内压不足,导致弯管失稳塌陷与端口畸变;对小弯曲半径管推弯成形采用差异化润滑,能抑制起皱和端口畸变。模拟结果与试验结果较为吻合。

金属焊接成形缺陷与检验分析技术

金属焊接是现代制造产业、建筑产业、化工产业等领域的重要工艺之一。从该项技术的效能角度出发,金属焊接是实现工程结构一体化、稳固性的手段,在各种场景及领域均有广泛的实用性,小到锅炉、机床、家居等产品的生产,大到航天器、核电站、体育场馆等项目的建造,金属焊接质量都是重点监管内容。金属焊接成形缺陷对具体工程项目的金属焊接质量水平影响巨大、涉及面广,因此在施工及生产实践中,理应加强对金属焊接成形缺陷与检验分析。

面向数值模拟和优化集成的板材成形缺陷的量化表示

板材成形数值模拟技术和现代优化的集成将大大提高设计质量,缩短产品上市时间。两种方法的结合,必须对板材的成形缺陷进行量化的表示,以形成目标函数和约束条件。为此,本文提出了质量函数的概念,并对起皱、平台区、破裂及回弹等常见缺陷进行了定义。

左纵梁中段冲压成形缺陷分析及解决方法

以左纵梁中段为研究对象,采用有限元软件Autoform对零件进行数值模拟,根据零件的成形特点,分析了左纵梁中段的成形缺陷,并总结了此类成形缺陷的解决方法。