铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形试验研究

针对铝合金筒形件传统拉深成形中由于成形性差容易出现拉裂问题,采用拉深预成形和磁脉冲辅助成形相结合的方法对5052-O铝合金板材进行筒形件成形性试验研究,探索磁脉冲辅助冲压成形工艺提高材料成形性的可能性。并研究应用磁脉冲成形减小预成形筒形件圆角半径的工艺可行性。结果表明:与普通冲压相比,磁脉冲辅助冲压成形能够提高材料的成形性,且提高放电电压和增加放电次数能增强圆角的再变形能力,圆角变形更加均匀。普通拉深筒形件减薄最严重部位出现在筒壁和圆角相接处,而磁脉冲辅助冲压成形筒形件有两个减薄严重部位:侧壁与圆角相接处和筒底与圆角相接处。     

铝合金板材电磁脉冲包边成形工艺的数值模拟

为了探讨基于电磁脉冲成形(EMF)的铝合金包边工艺的可行性,通过数值模拟研究了在不同的翻边长度、磁脉冲放电电压、线圈与板材之间距离的条件下,6014-T4铝合金板材的电磁力分布、磁感应强度以及弯曲变形规律。最后,通过实验对数值模拟结果的准确性进行了验证。实验结果表明:翻边长度越大、磁脉冲放电电压越大、线圈与板材之间的距离越短,铝板获得的磁脉冲驱动力越大,铝板弯曲变形程度越大;当磁脉冲放电电压低于2. 0 k V时,铝板预包边角度不足,而当磁脉冲放电电压过高时,铝板与预包边凸模碰撞而引起回弹,说明电磁脉冲放电能量必须与预包边凸模角度相匹配。     

筒形件磁脉冲辅助冲压成形数值模拟

针对磁脉冲辅助冲压成形过程,提出了基于ANSYS平台的有限元分析程式,通过编制用户子程序,采用重启动分析法,建立了冲压预成形过程显式求解和瞬态磁脉冲成形"松散"耦合分析之间的动态连接,并用于5052-O铝合金圆筒形拉深件磁脉冲辅助冲压成形过程的有限元仿真研究。结果表明,所建立的有限元分析方案,能实现圆筒形件磁脉冲辅助冲压成形连续变形过程的模拟,板坯变形信息体现了准静态冲压变形和高速率磁脉冲成形之间的耦合。有限元模拟结果与实验吻合较好。     

铝板弯曲电磁校形实验研究

回弹是弯曲成形的主要缺陷,传统的弯曲工艺消除回弹的效果并不理想.电磁成形是一种高速成形技术,能提高成形性能,改善应力分布,有效地控制回弹.以1060铝板为研究对象,提出一种用于V形件弯曲校正匀压力线圈,以利于提高成形效率,对不同厚度的铝板毛坯进行电磁弯曲校形实验.实验结果表明:随着放电能量的增加,V形件回弹逐渐减小直至消除;坯料越厚,消除回弹所需的能量越大;坯料宽度对工件回弹没有影响;在较低的能量下对工件进行多次放电,随着放电次数的增加,回弹逐渐减小,最终被消除;离折弯线区域越近,工件塑性变形功越大.     

基于磁脉冲焊接的数值模拟研究

磁脉冲焊接具有有效克服铝合金等材料成形性能差、焊接困难的特点,能精确、高效控制成形过程.以铝管与钢管为连接对象,建立了瞬态电磁场分析模型,分析了磁场相关参数;通过顺序耦合的方式,将电磁力加载至变形场,并结合能量曲线分析了作用过程的结果参数.通过对磁脉冲连接的数值模拟分析,可为磁脉冲连接工艺进一步研究提供借鉴.     

基于磁脉冲焊接的数值模拟研究（英文）

磁脉冲焊接具有有效克服铝合金等材料成形性能差、焊接困难的特点,能精确、高效控制成形过程。以铝管与钢管为连接对象,建立了瞬态电磁场分析模型,分析了磁场相关参数;通过顺序耦合的方式,将电磁力加载至变形场,并结合能量曲线分析了作用过程的结果参数。通过对磁脉冲连接的数值模拟分析,可为磁脉冲连接工艺进一步研究提供借鉴。     

5182Al/HC340LA异种金属件磁脉冲焊接数值模拟与试验验证

采用顺序耦合法建立了三维电磁场和变形场的仿真模型。采用Ls-dyna将有限元方法和边界元方法相结合,对5182Al/HC340LA板件磁脉冲焊接过程进行仿真模拟。通过分析仿真模型的电磁场和变形场,发现飞板的感应电流和电磁力出现了双波峰的现象并且感应电流在飞板的搭接区域形成了两个相连的矩形回路。放电能量是磁脉冲焊接过程中一个重要的工艺参数,随着放电能量的增加,飞板的感应电流、电磁力、板件塑性变形、碰撞速度也随之增加。开展不同放电能量下的磁脉冲焊接工艺试验,通过对比飞板的速度和变形量,发现试验结果与数值模拟结果吻合较好,验证了该数值模型的可靠性。     

5A02铝合金磁脉冲胀形试验与模拟研究

磁脉冲板材成形属于高速率变形,应变速率可达到100~1000 s-1,因此导致变形过程的大量参数信息无法准确获取,给磁脉冲变形过程的研究与分析带来了较大的困难。采用数值模拟和工艺试验相结合的方法,对5A02铝合金磁脉冲胀形过程进行了研究,分析了不同放电电压条件下板材的磁场分布以及运动过程。结果表明,胀形首先在电磁力最大区域先发生变形,随后带动其他区域变形,板材的变形速度在0.2 m·s-1时达到最大,其中间区域测得速度最大可达116 m·s-1,胀形在0.6ms达到最大值,而后由于回弹其胀形高度有小幅下降。     

5A02铝合金管件磁脉冲冲击弹性介质成形试验

提出管件磁脉冲冲击弹性介质成形技术,研究了放电能量、成形温度、复合成形等对5A02铝合金管件成形的影响规律。室温下,管件的变形程度随着放电能量的增加而增加(放电能量为7 kJ时,膨胀率为24%,壁厚减薄率为22%),并且最大变形位置随着放电能量的增加逐渐向中心靠近(放电能量为7 kJ时,最大变形位置位于中心区域)。当放电能量一定时,调节成形温度(25～150℃),变形管件的最大直径无明显变化,表明在磁脉冲冲击高速率成形过程中,成形温度在25～150℃范围内对5A02铝合金管件的变形影响较弱。探究了室温磁脉冲冲击弹性介质预变形与准静态成形(成形温度为100和150℃)的复合成形对5A02铝合金管件成形的影响,结果表明,复合成形较单独的准静态成形和磁脉冲冲击弹性介质成形更易于使管件获得更大的变形程度以填充模具。     

TA32钛合金板成形性能与电磁辅助弯曲成形实验研究

由于TA32钛合金板室温成形性差、精度难以保证,开展了电磁辅助弯曲成形方法的实验研究,通过拉伸和电磁成形实验探究了TA32钛合金的力学性能和成形性能,获得了TA32钛合金板在准静态和动态拉伸下的应力、应变关系,给出了在电磁成形状态下的成形极限应变,阐明了电磁成形作用下的TA32钛合金的增塑机制。采用匀压式电磁辅助弯曲成形的方法对TA32钛合金板开展实验研究,结果表明:电磁辅助弯曲成形方法能够有效地提高弯曲件的成形精度,并且在一定条件下,放电能量越高,贴模效果越好、成形精度越高。带压紧翼的弯曲件的变形区外层过度伸长而产生减薄并开裂,不带压紧翼的弯曲件通过合理地控制放电电压能够获得较好的成形效果。     

基于正交试验的多曲率件弯曲回弹影响因素研究

针对多曲率件弯曲成形中回弹问题,采用正交试验的方法,对二维多曲率件冲压成形过程中各工艺参数的影响情况进行试验研究,以最少的试验次数,得到影响零件回弹因素的主次顺序,并得出最佳工艺参数组合,为确定多曲率件冲压成形工艺参数提供了合理的依据,为后续三维多曲率件冲压成形及回弹的控制奠定基础。     

V型弯曲件回弹规律的有限元分析

以V型件弯曲和回弹过程为分析研究对象，通过对V型件弯曲及回弹过程的有限元数值模拟，分析获得了成形参数对V型件弯曲回弹的影响规律。结果表明：回弹角随弯曲角及材料的硬化系数的增大而增大，随材料的变形程度及硬化指数的增大而减小。     

电磁力体积力效应对AA5052板材动态成形性的影响

为揭示板材磁脉冲成形的增塑机制,通过设计有/无驱动片作用下的磁脉冲成形工艺方案,对比体积力和面力加载条件下的AA5052板材的平面应变成形极限问题,研究了电磁力体积力效应对材料动态成形性的影响。结果表明,板坯磁脉冲动态成形时,脉冲电磁力体积力的作用形式有助于分散变形,提高板坯的整体塑性水平。随着变形速率的增加,体积力的作用效果更加显著,板坯极限变形能力提高。     

高强度双相钢弯曲的微观组织形变与回弹机理研究

高强度双相钢冲压成形的主要缺陷是回弹.而金属塑性变形的微观组织形变可以揭示变形回弹机理.通过单向拉伸实验,获得材料力学性能参数;计算V形弯曲变形的应力分布,并进行实际弯曲.为此,研究了大塑性变形的微观组织形貌以及微观组织流动性与应力分布的对应关系.结果表明,弯曲圆弧内区层的塑性流动性优于外区层,对回弹的影响大于外区层.研究结果为控制高强度双相钢冲压回弹量提供一定的理论基础与方法.     

6014铝合金U形件弯曲回弹

为了控制并减小6014铝合金U形件冲压过程中的回弹现象、提高成形件的强度和力学性能,对6014铝合金试样进行了弯曲实验,对弯曲后的试样进行时效处理并对其进行分析。弯曲实验研究了板料初始温度、模具工作温度、压边力、弯曲后保压时间4个工艺参数对回弹的影响。实验结果表明,影响回弹的主要因素是成形过程中的板料初始温度和模具工作温度,温度越高,回弹越小。通过逐步回归分析得到回弹量θ和板料初始温度T_1、模具工作温度T_2的关系为θ=5.52206-0.00832T_1-0.00231T_2。分析发现,热冲压成形试样与常温成形试样的硬度相差不大,均与原始板材T4态相近。经过时效处理后,热冲压与常温成形试样的硬度均有提高,但前者的提高幅度更大,经过热冲压-时效处理的成形件的强度更高。热冲压-时效后的成形件的力学性能相比于T4态板材稍有降低。     

U型件回弹控制模具补偿法的研究

回弹是板料冲压成形过程中一种常见但不易解决的问题,在U型件成形中回弹更加明显.模具补偿法是实际生产中常用的控制U型弯曲件回弹的方法,该方法的使用目前仅仅停留在经验的层次上,很少有文章从理论上对该方法做出阐述.根据回弹理论推导U型件弯曲时,模具补偿半径R1与弯曲凸模圆角半径R′0的计算公式,并设计了相应的补偿模具对公式进行实验验证.实验结果表明,计算公式具有较好的精度,按计算公式对模具参数进行取值可以有效地控制回弹,对实际生产具有一定的借鉴作用.     

基于Kriging模型的高强钢成形回弹工艺优化和模面补偿研究

为了提高冲压成形件的精度,利用工艺参数优化与模具型面补偿对回弹进行控制。以高强钢TRIP780双C件为研究对象,使用有限元软件Dynaform对双C件的冲压、回弹过程进行数值模拟。通过冲压试验,并使用三坐标测量仪测量冲压件的回弹角,以验证有限元模型的精度。以成形后的回弹角为优化目标,基于正交试验,筛选出对回弹影响程度较大的因素。运用拉丁超立方抽样方法进行随机抽样,建立工艺参数与回弹角的Kriging代理模型,并采用多目标优化遗传算法寻求最佳工艺参数的Pareto解集。基于最佳工艺参数,利用模面补偿对双C件回弹进行控制,并对比优化前后的回弹角,结果表明该方法能有效地减小双C件的回弹。     

多工位级进模减少弯曲回弹的研究

对在多工位级进模上连续变形过程中怎样减少弯曲回弹进行了研究,采用的冲压制件材料为EGC-QS镀锌冷轧板,零件上有2个90°折弯、2个折弯边上各有1个圆孔,要求2个圆孔保持同心,同时为了保证零件的冲压质量及尺寸精度,要求控制工件弯曲后的回弹量。针对该零件的结构特点,进行了10个工位排样设计,为了减少弯曲回弹在折弯处设计压线,在弯曲凹模上设计凸台校正结构来抑制回弹;在折弯前清理毛坯边缘毛刺以减少应力集中;采用分步弯曲成形以减少一次变形量。采用优化后的工艺和模具设计方案进行级进模试冲试验,试验结果表明,冲压件的成形效果良好且满足质量要求。     

GQ280钢冲压成形应用及回弹控制模拟

GQ280冷轧高屈服强度钢是一种新型高强度钢,用于轿车冲压成形结构件,但其冲压成形性能偏低,弯曲回弹大。通过拉伸试验得到GQ280钢板的力学性能,抗拉强度420 MPa,屈强比0.8。并采用Dynaform软件模拟GQ280座椅锁扣支撑板的成形过程。支撑板上成形加强筋使制件刚度、应力分布和强度获得显著改善,弯曲回弹得到有效控制,回弹减小34.3%～84.47%。     

磁脉冲焊接飞管变形过程数值模拟

建立了管-管磁脉冲焊接飞管变形过程的有限元-边界元分析3D模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件的电磁场-结构场-温度场耦合求解方法,分析了管端搭接位置和放电电流频率对飞管变形规律的影响。研究结果表明,管-管磁脉冲焊接飞管变形过程可分为3个阶段,即初始阶段、均匀缩径阶段和冲击接触变形阶段。当飞管的端部外伸出集磁器工作区时,飞管的外端(未变形的金属)对均匀缩径变形区金属的影响主要是形成大的碰撞角度、减小碰撞速度。飞管管端适当缩进集磁器工作区可使飞管上的电磁力呈梯度分布,有利于碰撞角度的形成,实现焊接的效果。温度分布结果表明,磁脉冲焊接界面温升应是多因素的综合结果,飞管的宏观塑性变形功和涡电流的焦耳热并不是实现磁脉冲焊接界面结合的唯一热源。在放电能量一定的条件下,提高放电电流频率,有利于缩短初始阶段时间,提高接触碰撞速度。