摩擦对汽车零件拼焊板成形行为影响

为了提高拼焊板成形性能,通过改变成形过程中模具与板料之间的摩擦以控制其成形特征.以极限胀形高度试验为研究对象,采用理论方法分析了摩擦系数对拼焊板成形行为影响的力学机制.结合试验和有限元法研究了摩擦系数对拼焊板极限胀形高度、焊缝移动及应变分布等的影响.结果表明:摩擦系数对拼焊板成形行为有显著影响,随着摩擦系数的增大,极限胀形高度先增大后逐渐减小,而焊缝移动量则一直减小,拼焊板主应变分布逐渐变得均匀;当摩擦系数增大到一定值时,极限应变位置突然从焊缝临近位置转变为距焊缝约30.0 mm位置的薄侧母材上,拼焊板失效模式发生了变化.     

母材板厚差异对直线焊缝拼焊板成形能力的影响规律

通过Dynaform数值模拟仿真技术,在验证了仿真模型可靠性的基础上,对同材差厚拼焊板的胀形过程进行了研究。在板料胀形过程中,分析了两侧母材厚度变化对极限成形高度、最大焊缝移动量及应变分布的影响,并运用遗传算法(GA)对仿真数据进行拟合,获得了母材厚度与极限成形高度、最大焊缝移动量之间的数学关系式。利用MATLAB的GUIDE模块设计人机交互界面。研究表明:在固定薄侧母材厚度时,拼焊板极限成形高度与板厚比成负相关关系,最大焊缝移动量与板厚比成正相关关系;但在固定厚侧母材厚度时,这些规律已不再适用,此时薄侧板厚和平均板厚对成形有很大影响。此外,随着板厚比的增大,应力集中在薄侧,且破裂位置逐渐向焊缝处靠近,当板厚比超过1.7后,成形过程变得不稳定。因此在拼焊板成形过程中应合理选择板厚搭配,进而提高拼焊板的成形能力。     

凸模直径对拼焊板极限胀形成形性能影响的数值模拟

为了获得极限胀形高度试验中合理的凸模直径D,采用试验和有限元法研究D对拼焊板胀形成形特征的影响。建模过程中,焊缝作为独立部分被赋予材料性能和宽度;拼焊板与模具间的摩擦系数通过试验与仿真载荷-位移曲线对比确定。通过对比试验与仿真结果即极限胀形高度和开裂位置,证明了有限元模型的合理性。基于模型,分析D对相对极限胀形高度及极限应变的影响。结果表明,对板厚比大的拼焊板,D对相对极限胀形高度和极限应变有显著影响,对板厚比小的影响较小。D存在一个临界值,当超过临界值后,极限胀形成形特征稳定。当摩擦系数为0.08时,板厚比较大的冷轧镀锌板DC56D+Z拼焊板极限胀形试验的D临界值约为100.0 mm。     

拼焊板盒形件的成形性能与焊缝移动的研究

通过数值模拟技术,结合正交实验设计,研究拼焊板盒形件在不同板厚比、不同强度比、不同焊缝位置、不同压边力、不同拉深筋阻力以及不同摩擦系数的情况下的成形极限与焊缝移动。研究表明：板厚比与强度比对拼焊板盒形件的焊缝移动量影响很大,板厚差不宜过大;焊缝位置对拼焊板盒形件的焊缝移动量影响较为显著,建议将焊缝位置设计在偏向厚板一侧。在此基础上,选择合理的压边力和拉深筋阻力分布可以减小焊缝移动,从而保证拼焊板的成形质量,并在某车型门内板的实际生产中得到应用和证实。     

拼焊板盒形件冲压成形失效及应变路径分析

采用自制液压机和分瓣压边圈模具,通过模拟仿真和实冲试验,变化各工艺参数,研究分析拼焊板方盒件冲压成形的应变路径、焊缝移动和成形极限,以提高其成形性能。研究表明,厚/薄侧压边力的大小和分布对破裂危险点的应变路径和成形裕度有很大的影响,合理的压边力分布可调节失效破裂的位置,减少焊缝移动和提高成形极限深度;凹模圆角半径的增大,对薄侧侧壁圆角处破裂危险点应变路径影响较大,拼焊板盒形件成形极限深度逐渐增大;厚度比较小时,破裂出现在薄侧圆角处,而厚度比较大时,焊缝移动量大,破裂易出现在薄侧焊缝处;板料毛坯形状和尺寸对失效破裂的位置和成形性能影响显著。因此,以薄侧侧壁圆角处和薄侧焊缝位置附近为破裂危险点,通过优化压边力、凹模圆角半径、板料厚度比、板料毛坯形状和尺寸等工艺参数,改变危险点的应变路径,调节失效破裂的位置,减小其焊缝移动量,可有效地提高拼焊板方盒件的冲压成形性能。     

曲线焊缝激光拼焊板胀形成形性研究

拼焊板成形技术是目前汽车车身轻量化的重要手段之一,焊缝形状及位置是影响拼焊板成形极限的两个重要因素,针对此,该文利用圆球胀形试验,对厚度比、焊缝形状对激光拼焊板极限成形高度的影响进行了研究,并对影响规律进行了分析,从而为拼焊板的设计开发开阔了思路。     

压边力分布对差厚拼焊板盒形件焊缝移动的影响

采用有限元数值模拟技术,对不同的压边力分布对拼焊板盒形件拉深成形中焊缝移动的影响规律进行了研究。通过调整压边力的大小和随位置的分布,实现对拼焊板盒形件成形过程中焊缝移动的控制。研究表明:不同的压边力大小和分布对拼焊板盒形件焊缝移动有很大影响,增大薄侧板料的压边力以及减小厚侧板料的压边力能有效控制焊缝移动量。利用随位置变化的多点控制的分块压边力更能有效控制拼焊板盒形件的焊缝移动,有利于控制板料在凹模中的流动,有效提高拼焊板盒形件的冲压成形性能。     

基于人工神经网络的拼焊板成形极限图预测

成形极限图(FLD)是评价金属板材成形能力的重要工具。为快速的建立拼焊板(TWB)成形极限图,建立基于人工神经网络(ANN)拼焊板FLD的预测模型。采用试验设计和有限元法获得训练样本,L-M算法对样本数据进行训练,建立了FLD预测模型并与物理试验结果对比。基于预测模型,分析了摩擦系数对拼焊板最小极限应变的影响。结果表明,基于ANN预测的拼焊板FLD与试验结果吻合,主应变的相对误差最大为8.71%。摩擦系数f对最小极限应变影响较大,f从0增大到0.12时,最小极限应变先增大后减小,并在摩擦系数f=0.06附近出现极小值。     

差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳行为研究

对0.7mm/1.0mm厚度组合的B170P1钢激光拼焊板试件进行半球凸模胀形试验,分析不同应变状态下拼焊板的变形、失稳特点及应变分布情况,研究其拉伸失稳规律。研究表明,拼焊板试件的变形失稳主要发生于薄侧母材,且随应变状态由单拉向平面等双拉的转变,应变分布趋于均匀,失稳位置向焊缝靠近;在变形过程中,靠近焊缝的薄侧母材在平行于焊缝方向的变形受到厚侧母材及焊接区的影响,其应变路径快速向平面应变漂移,达到成形极限状态,降低了拼焊板的成形性能。焊缝的存在导致差厚激光拼焊板各部分变形不均匀,在差厚激光拼焊板的实际应用中,应采取适当措施抑制薄侧母材的局部变形,增加厚侧母材塑性变形的比例,提高差厚拼焊板的冲压成形性。     

摩擦系数对差厚拼焊板成形盒形件性能的影响研究

压边圈与板料之间的摩擦系数对差厚拼焊板成形中焊缝偏移量及成形深度有一定的影响。利用有限元方法对钢-铝差厚拼焊板成形盒形件的过程进行了模拟研究。采用新型分瓣式压边圈,压边圈与钢板、铝板之间设置不同的摩擦系数,分析其对差厚拼焊板成形过程中焊缝偏移量及成形深度的影响规律。结果表明,随着摩擦系数的增大,差厚拼焊板成形盒形件的深度逐渐减小;在一定的摩擦系数范围之内,压边圈与钢厚板间采用较小的摩擦系数,与铝薄板间采用较大的摩擦系数可以有效控制焊缝的偏移量;为了使盒形件获得较好的成形质量,压边圈与钢板间的摩擦系数取0.12～0.14,与铝板间的摩擦系数取0.19～0.22。     

曲线焊缝差厚拼焊板冲压性能研究

目前对于曲线焊缝拼焊板的研究和应用还比较少,对其成形规律还不清楚。文章通过曲线焊缝拼焊板的半球胀形试验及有限元仿真,得出相对于其他类型曲线焊缝拼焊板而言,圆弧焊缝拼焊板有较好的冲压性能的结论;并探索了圆弧焊缝拼焊板的焊缝半径与焊缝移动和成形高度之间的关系,导出了相关的数学表达式,为生产实际提供了理论指导。     

基于应变路径的拼焊板盒形件成形性能研究

利用Dyanform对拼焊板盒形件进行冲压成形数值模拟,研究不同压边力对拼焊板盒形件拉深过程中破裂危险点应变路径和成形性能的影响规律;同时,提出台阶式变压边力控制方法.结果表明:通过调整压边力的大小和变化方式,可以实现对拼焊板盒形件破裂危险点处应变路径的控制以及减小焊缝移动,从而提高拼焊板盒形件的冲压成形性能.     

不等厚高强钢激光拼焊板焊缝组织及胀形性能分析

采用激光焊接方法,针对1.8mm厚的SAPH440与2.2mm厚的DP600高强钢实施激光拼焊.测试了不等厚拼焊板焊接接头的金相组织以及显微硬度,然后通过杯突试验对所得到的不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了研究,进一步与母材的胀形性相比较.结果表明,焊缝的金相组织为针状铁素体和板条马氏体,焊缝两侧硬度分布不同,焊缝处的硬度要高于母材.拼焊板的杯突值低于任何一侧母材的杯突值,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,薄板所占比例越大拼焊板的胀形性越好,在胀形成形过程中焊缝向厚板侧移动.     

曲面件液压成形的计算机模拟与实验研究

为了解决2219合金大尺寸曲面件室温塑性差、成形极限低和容易起皱等问题,采用Abaqus/CAE软件对2219合金搅拌摩擦焊接板胀形进行了计算机模拟,研究了液压压力和热处理对成形零件壁厚分布、应力应变分布的影响。结果表明,随着液压压力的增加,焊接板最小壁厚逐渐降低,最大主应变和胀形高度逐渐增加,且最小壁厚位置也从圆角处过渡至中心处,而最大主应变所在的位置都在圆角处;相比于焊态胀形板,热处理后的最小壁厚有所减小,且胀形高度有所增加;随着液压压力的增加,胀形板的胀形高度呈现逐渐增加的趋势,在液压压力为25 MPa时胀形板在凹模圆角区域发生破裂,与计算机模拟结果相符合,这能为实际胀形过程提供必要参考。     

随行程变化变压边力拼焊板盒形件成形性能研究

焊缝两侧材料变形不均匀引起的焊缝移动和成形性能下降是拼焊板成形过程中需要解决的难题,变压边力技术可以增大成形工艺调整范围、提高冲压件成形质量。本文在拼焊板成形过程中加载随行程线性渐增变化的变压边力,并应用动力显式数值模拟软件模拟差厚拼焊板盒形件的成形过程,研究变压边力控制对拼焊板成形性能的影响。结果表明,在相同的焊缝移动量下,线性渐增变压边力与定常压边力相比增大了引起焊缝移动的薄侧变形区域材料的长度,缓解了薄侧材料的应变集中,提高了拼焊板成形性能。     

基于Norton-Hoff粘塑性理论的铝合金拼焊板成形性能预测与实验研究北大核心CSCD

铝合金拼焊板是汽车轻量化技术的重要发展方向之一,其成形性能是关键的性能指标参数。采用基于Norton-Hoff粘塑性理论的有限元方法,模拟了AA5754铝合金拼焊板极限拱顶高度实验的成形过程。分析了成形高度分别为20和29 mm时,铝合金拼焊板中应变和位移的分布情况,预测了AA5754铝合金拼焊板的成形性能。在极限拱顶高度实验中,等效应变沿着成形轮廓线路径呈M形对称分布,最大等效应变出现在冲头与板材接触的边缘位置。有限元预测结果与实验结果有着较好的吻合度,极限拱顶高度实验得出,铝合金拼焊板的LDH值为29.5 mm,断裂位置位于冲头与板材接触的边缘。     

铝合金拼焊板胀形焊缝移动研究

采用有限元数值模拟方法,研究了铝合金拼焊板冲压胀形中影响焊缝移动的因素及影响规律。结果表明,焊缝移动的主要影响因素为板厚差异以及焊缝的初始位置,凹模圆角对焊缝移动也有一定的影响,而模具间隙对焊缝移动的影响非常小。随着板厚差异的增大,焊缝向厚板一侧偏移;而焊缝中央的最大偏移量,随厚板宽度的增加是先增大后减小。     

拼焊板方盒件冲压成形压边力数值模拟分析

用有限元分析软件Dynaform对拼焊板方盒件成形进行数值模拟,研究不同压边力对拉深过程中破裂危险点应变路径和焊缝移动的影响规律。通过调整压边力的大小和变化方式,可以实现对拼焊板方盒件薄板破裂危险点处应变路径的控制以及减小焊缝移动,从而提高拼焊板方盒件冲压成形性能。     

高强度钢激光拼焊板成形性能的模拟试验研究

传统的杯突试验不适合具有不同厚度组合的激光拼焊板的性能参数测量。通过对传统的杯突试验模具进行改进,准确测出高强度钢激光拼焊板和母材的IE值,检验了它们适应拉胀成形的极限能力,分析胀形区域厚度、应变等分布情况,观察裂纹的起始位置和形状,从而评定激光焊接的质量。     

差厚拼焊板拉深方盒形件成形极限及焊缝移动

采用Dynaform专业板料成形软件,对差厚异质激光拼焊板拉深方盒形件的成形过程进行了研究.结果表明:母材厚度差对压边力的合理范围以及盒形件的成形极限和焊缝移动量有很大的影响;两种母材所占比例不同(焊缝位置变化)时,比例差别越大,成形极限越小,薄侧材料所占比例越大,焊缝移动量也越大.并根据两种母材在成形过程中的应力状态和应变状态分析了这些现象.