拼焊板冲压成形与成形极限研究

概括了拼焊板在车身覆盖件冲压成形中的应用和技术优势,综述了拼焊板的冲压成形性能和成形问题及其影响因素,简要介绍了国内外在拼焊板冲压成形极限方面的研究现状和研究成果,重点讨论了在拼焊板冲压成形极限研究中仍存在的问题和进一步的研究发展方向。拼焊板的冲压成形及其成形极限的研究对汽车覆盖件冲压成形和未来汽车设计具有重要的理论和现实意义。     

激光拼焊板成形极限图性能分析

对汽车用冷轧钢板进行了等厚激光拼焊试验，并进行了成形极限图性能分析和将等厚激光拼焊板进行汽车零部件实冲试验。结果表明：尽管激光拼焊板激光焊缝部位由于焊缝的硬化其成形性能较母材有所降低，但通过激光焊缝位置的合理设计，激光焊缝的应变安全裕度能够满足汽车零部件的成形要求。     

压边力对圆弧焊缝拼焊板成形性能影响研究

成形性能下降是汽车轻量化过程中遇到的重要问题之一。针对固定圆弧半径R=180mm差厚拼焊板,利用Dynaform数值模拟仿真技术,对横向圆弧焊缝拼焊板在压边力情况下的成形性能进行了研究。分析了压边力在随位置变化情况下,圆弧焊缝拼焊板的成形能力。研究发现在圆弧焊缝拼焊板的冲压成形过程中,在薄侧加载大的压边力有利于拼焊板成形及抑制薄厚板的起皱现象。在拼焊板成形分析中,无论薄侧压边力固定还是厚侧压边力固定,圆弧焊缝拼焊板的焊缝移动都随着薄侧压边力的增大而得到控制,但进一步增大薄侧压边力,焊缝移动量反而增大。在压边力控制焊缝移动提高拼焊板成形方面,不是单纯的增大薄侧压边力就会提高拼焊板的成形质量,薄厚两侧的压边力必须适当才能有效控制焊缝的移动量,进而提高拼焊板的成形质量。在圆弧焊缝拼焊板成形过程中,由于圆弧焊缝的存在,拼焊板在薄厚两侧压边力为140/150k N的情况下成形性较好。拼焊板的成形质量不仅与薄厚两侧施加压边力的大小有关还与薄厚两侧的面积有关。     

拼焊板的焊接方法与成形特性

拼焊板广泛应用于汽车车身部分。文中讨论了拼焊板常用的焊接方法及其成形性能,分析了不同组合形式裂纹容易发生的部位,以及焊缝移动的控制方法。     

激光拼焊板成形极限图的理论建立方法

由变形不均引起的颈缩或破裂是激光拼焊板的成形难题,工程中迫切需要了解拼焊板的成形性能.成形极限图是一种评价板料成形性能的有效手段,通常可以由试验法和理论计算法获得.目前试验法成本高,费时费工:理论计算法尚不完善,需进一步研究改进.提出一种新的拼焊板成形极限图理论计算模型,结合HOSFORD屈服准则,获得了高强度IF钢等厚激光拼焊板的成形极限图,计算结果与试验数据吻合较好,证实拼焊板成形极限图的理论建立方法的正确性.基于拼焊板成形极限图的理论建立方法,可在已知拼焊板焊接区材料性能参数的条件下快速获得拼焊板成形极限图.     

新能源汽车结构轻量化关键工艺的研究

基于《节能与新能源汽车技术路线图》,从焊接工艺和成形工艺两方面对新能源汽车结构轻量化的关键工艺进行研究。介绍了激光拼焊板、铝合金拼焊板、冷金属过渡焊接、异种金属点焊,分析了连续变截面板成形与内高压成形,为相关行业和技术人员提供参考。     

焊缝影响拼焊板成形性的母材匹配研究

运用数值模拟的方法并结合胀形试验分别研究了同质差厚拼焊板在不同板厚比以及异质等厚拼焊板在不同强度比情况下,焊缝参数对拼焊板成形能力的影响规律,确定了焊缝对拼焊板成形能力产生主要影响的板厚比及强度比范围。结果表明:焊缝对拼焊板成形能力的影响是具有一定母材匹配范围的。当板厚比或强度比小于1.3时,焊缝是影响拼焊板成形能力的主要因素,应从改善焊缝性能方面着手提高拼焊板成形能力;当板厚比或强度比达到或大于1.3时,母材差异程度是影响拼焊板成形能力的主要因素,应从合理搭配母材以及优化成形工艺方面着手设计拼焊板。     

拼焊板在汽车悬架及车身壳体中的应用及进展

介绍了拼焊板的等离子拼焊工艺及激光拼焊工艺,给出了等离子拼焊板在汽车悬架本体中的应用案例,概括了激光拼焊板在车身壳体上的应用情况;最后,综述了拼焊板的成形性研究进展及发展趋势.     

拼焊板覆盖件成形过程中的焊缝移动和成形性能

焊缝移动以及与此相关的成形性能下降是拼焊板覆盖件零件成形过程中需要解决的难题。推导了横向受拉情况下拼焊板焊缝移动量的计算公式;在分析汽车门内板零件特点的基础上,确定拼焊板材料和焊缝位置,提出“阶梯压边圈”和“阶梯压边圈 焊缝夹紧柱”两种控制焊缝移动的工艺方案;应用动力显式数值模拟软件,分析了阶梯压边圈和焊缝夹紧柱对焊缝移动量的影响;通过减少焊缝移动量,在成形极限图、应力分布、应变分布和厚度减薄率这四个方面改善拼焊板的成形性能。     

差厚拼焊板盒形件成形影响因素及焊缝移动规律

研究了拼焊板厚度组合、强度组合及成形过程中焊缝移动问题。通过数值模拟技术,建立了有拉延筋和没有拉延筋情况下的有限元模型,分析了不同板厚组合和不同强度组合对拼焊板成形性的影响,同时分析了拉延筋对焊缝移动量的影响,揭示这些因素影响成形性能的一般规律,提出一种减少焊缝移动的方法。研究结果表明:差厚板薄板与厚板的厚度比值取不低于0.5时,有利于成形极限的提高;对于不同强度组合的差厚拼焊板,在无拉延筋时厚板侧选用低强度,在有拉延筋时,薄板侧选用低强度,强度比值不低于3.0时,拼焊板的成形极限趋于基本稳定;在拼焊板的成形过程中,拉延筋能减少强度差对拼焊板成形性的影响,也能减少焊缝的移动量。应用实践表明,诸如汽车后地板类覆盖件零件,沿焊缝垂直方向设计一条加强槛(筋)能有效增加零件刚度和减少焊缝移动。     

普通钢与高强度钢激光拼焊板数值模拟比较研究

为了研究高强度钢激光拼焊板的成形性能,基于LS—DYNA软件,以典型的盒形件为研究对象,从材料流动、最大增厚率、最大减薄率和成形极限图等方面,比较了普通钢和高强度钢激光拼焊板在不同压边方式下的变形情况,得到了高强度钢激光拼焊板的成形性能。研究结果表明,该研究为高强度钢激光拼焊板的实际成形和工艺优化提供了理论依据和指导。     

直线焊缝差厚拼焊板的成形规律

基于直线焊缝差厚拼焊板半球胀形和经典力学理论,在低碳钢直线焊缝差厚拼焊板半球胀形试验的基础上,分析直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力之间的关系,提出直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力关系的力学模型.结合物理试验以及有限元仿真模型,分析焊缝移动量与板厚比的关系以及胀形高度与板厚比的关系,得到不同板厚比组合情况下的拼焊板成形性能结果,分析差厚拼焊板焊缝移动和成形能力下降的机理,归纳出差厚拼焊板板厚比与焊缝移动和成形高度之间的规律,可为生产实际提供理论指导.     

压边力对拼焊板成形性能的影响研究

成形性能下降是拼焊板成形中难以解决的实际问题。运用Dynaform软件对拼焊板冲压成形进行数值模拟,分析拼焊板在整体式压边圈下的冲压成形效果,提出分瓣式的压边圈方案,通过对薄厚两板加载不同的压边力,研究不同压边力组合条件下拼焊板成形中的最大主应力值、厚度最大减薄率与增厚率以及焊缝移动量。结果表明:整体式压边圈的成形效果不是很理想,采用分瓣式的压边圈,得出不同压边力组合对拼焊板成形性能有显著的影响,厚侧板料比薄侧板料更大的压边力,有利于降低薄侧板料的应力集中,减少厚侧板料的起皱,但会加剧焊缝的移动量。     

兼顾使用性和成形性的汽车门内板轻量化设计

为了实现汽车门内板轻量化,采用拼焊板替代传统门内板及加强板。基于有限元分析,分别采用拓扑优化和尺寸优化方法进行拼焊板焊缝布局及各区域的离散厚度确定。拓扑优化以不同载荷条件下门内板刚度和自然频率为约束条件,将门内板用2条直线焊缝分为3个区域。考虑门内板成形性能,焊缝数量调整为4条,其中2条直线焊缝分别与水平成26°和37°。尺寸优化确定拼焊板3个不同区域的厚度分别为1.50,0.95,0.65 mm。对优化后的门内板进行成形仿真,结果成形良好,拼焊板车门刚度有不同程度提高,自然频率升高了2.72%,质量降低了8.59%。     

汽车用激光拼焊技术及市场发展现状

激光拼焊技术目前在欧美汽车车身设计中被广泛采用，他可将经不同表面处理、不同钢种、不同厚度的钢板采用激光焊的方法，自由组合使之成为一个毛坯件。激光拼焊技术与高强钢、液压成形技术为超轻车体项目中重点推荐的3大技术，具有减重、提高安全性、节省材料等多项优势，为汽车用材技术发展的一大趋势。在详细阐述了激光拼焊板的特点及目前激光拼焊板生产供应及市场发展状况。     

焊缝形式对拼焊板性能影响的研究

研究焊缝形式对拼焊板的性能和成形性的影响,利用ABAQUS有限元软件仿真和进行单向拉伸试验对激光拼焊板强度、综合延伸率进行分析、验证,对拼焊板基板板材、焊缝及其焊缝热影响区进行金相学和硬度研究,运用Dynaform有限元软件对其冲压成形极限进行仿真并进行冲压试验来验证焊缝对拼焊板成形性的影响.试验结果表明,对于同质同厚...     

高强铝合金FSW拼焊板变形规律与成形技术

铝合金拼焊成形技术兼具有材料和结构双重轻量化效果,在汽车轻量化发展趋势下,拥有巨大的应用前景。研究铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能,建立搅拌摩擦焊接头的有限元模型,试验结合力学计算研究搅拌摩擦焊接头的塑性变形规律。结果发现:铝合金搅拌摩擦焊接头具有明显的力学性能不均匀性,搅拌摩擦焊接头在拉伸过程中热影响区最先发生屈服和颈缩;焊后热处理和高温成形可以显著提高拼焊板的成形性和力学性能。2024铝合金搅拌摩擦焊拼焊板的最佳成形温度为450℃,固溶处理后接头未发现晶粒异常长大现象,热冲压时引入的变形与成形后的时效相结合,产生形变时效的强化效果,可获得高强度的汽车拼焊构件。     

基于预偏移的激光拼焊板焊缝优化补偿方法

激光拼焊板成形时,由于两侧母材性能不同会产生焊缝移动现象,造成实际焊缝与设计焊缝位置不符。利用增量有限元解算工具,针对激光拼焊板的拉深成形过程,提出一种基于预偏移的激光拼焊板焊缝补偿方法。建立激光拼焊板成形有限元分析网格模型,通过对比成形前后设计焊缝和实际焊缝之间的差异,推导拼焊板焊缝偏差评价模型。以毛坯焊缝节点的位移预偏移量作为设计变量,以成形后的焊缝位置与设计焊缝位置的偏差最小作为优化目标,建立优化设计的数学模型。利用坯料网格的变形实现焊缝的预偏移,自定义外部优化程序实现预偏移策略。通过有限元迭代求解,补偿拼焊板成形过程中的焊缝移动,使成形后的焊缝位置与设计焊缝位置保持一致,对所提方法的有效性进行实例验证。     

圆弧焊缝拼焊板成形性能的影响因素分析

为了提高拼焊板的成形质量,针对固定圆弧半径R=180 mm差厚拼焊板,利用Dynaform数值模拟仿真技术与正交设计相结合的方法,对影响横向圆弧焊缝拼焊板成形质量的强度比、凸凹模间隙、薄侧压边率、摩擦因数、总压边力、板厚比因素进行了分析。结果表明:强度比、摩擦因数、总压边力及板厚比对成形结果影响相对较大。随着薄侧母材强度的提高,其抵抗变形的能力不断增强,使得薄侧母材变形程度降低导致焊缝移动量有所降低,拼焊板成形质量有所提高。摩擦因数和总压边力对拼焊板的成形性能的影响并不是很大,但过大的摩擦因数和过大的总压边力会影响两侧母材的材料流动性,进而影响板料的最终成形质量。在设计拼焊板时,板厚搭配应仔细考虑,一般把板厚比取在1.0~1.0到1.0~1.4这个范围之间成形较为稳定,过小和过大的板厚比不利于拼焊板成形。     

焊缝对同质等厚拼焊板成形能力的影响规律研究

焊缝对同质等厚拼焊板成形能力的影响远大于母材强度或厚度存在差异的拼焊板。运用数值模拟方法分别对直线焊缝和圆弧焊缝同质等厚拼焊板进行胀形试验,主要研究了焊缝K值、焊缝n值、焊缝位置以及圆弧焊缝半径对拼焊板成形能力的影响规律。并通过正交试验以及极差分析得到了焊缝各因素影响拼焊板成形能力的主次顺序。研究结果表明,焊缝应变硬化指数n值是影响拼焊板成形能力的关键因素,应从增大焊缝n值入手制定母材拼焊工艺。此外,对于同质等厚拼焊板,圆弧焊缝相对于直线焊缝具有更好的成形能力。因此,在相同的工艺条件下,用圆弧焊缝代替直线焊缝可以适当的提高拼焊板的成形能力。