摩擦系数对AZ31镁合金热轧环件的影响规律研究

基于ABAQUS/Explicit平台建立了AZ31镁合金环件径轴向热轧的三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析了摩擦系数对成形环件的应变和温度的不均匀分布以及轧制力能参数的影响。结果表明:随着摩擦系数的增加,成形环件的应变分布越来越均匀,而温度分布、轧制力、轧制力矩变化不明显。     

筒形件热态颗粒介质压力成形自由变形区失稳分析（英文）

采用热态固体颗粒介质成形工艺对金属板材筒形件成形展开研究,得到板材变形过程中的应力分布函数,并结合板材破裂失稳理论给出自由变形区冲头临界破裂成形压力的解析表达式。研究结果表明,颗粒介质所具有的主动摩擦效应和内压非均匀分布特征能显著提高板材的成形性能;冲头临界破裂成形压力随颗粒介质与板材间摩擦因数和材料塑性应变比的增加而上升,随材料硬化指数的增加而下降。各因素对冲头临界破裂成形压力影响由大到小的顺序为塑性应变比、摩擦因数和硬化指数。最后,采用AZ31B镁合金板材HGMF工艺试验对失稳理论进行验证。     

6082铝合金圆柱直齿轮挤压铸造成形及组织性能研究

开展了模数为3、齿数为17的6082铝合金标准圆柱直齿轮挤压铸造试验研究。分析了成形压力和固溶+时效热处理对构件成形品质和组织性能的影响。结果表明，增大成形压力不仅有利于提高熔体流动性，改善齿轮宏观成形品质、消除凝固缺陷，还有利于细化微观组织，提高组织和力学性能的均匀性。当实际成形压力为230 MPa时，获得了成形品质良好、组织和力学性能均匀分布的齿轮构件。经过热处理后，其抗拉强度达到335 MPa,伸长率为11.8%。     

固体颗粒介质的传压性能实验研究

介绍了固体颗粒介质成形新工艺。测试分析了钢球作为固体颗粒传压介质的压力分布及压头锥角对压力分布的影响规律。实验实测表明,钢球作为固体颗粒介质其传压性能稳定;钢球承压能力强,可反复使用。在成形过程中,可以通过调节压力分布对材料的流动进行有效控制,使管材在最有利的受力条件下成形,提高管坯成形极限和成形性能。     

半球形件粘性压力成形的实验研究

本文对半球形件的粘性介质胀形进行了实验研究。充分利用实验设备的特点 ,分析了背压、介质排放口等粘性压力成形中的工艺参数对板材成形性能的影响。实验结果表明 ,粘性压力成形中背压及介质排放口分布的变化可以引起模腔中介质压力场的变化 ,在板材表面形成不同的压力分布 ,进而改变了板料的流动模式及应力状态 ,选取合适的背压及介质排放口的分布可以改善板材的成形性能     

面向厚度均匀分布的矩形截面管材液压成形预成形工序设计

为实现矩形截面管件液压成形时圆角填充和厚度均匀分布,设计了3种矩形截面并采用刚性模的预成形方案;利用LS-DYNA软件进行了数值仿真计算,并在最终液压成形工序时继承了预成形工序的仿真结果,以期获得准确的圆角充填结果和厚度分布规律。结果表明,长边内凹、短边平直的预成形方案可保证减薄率低于10%,其直边与圆角过渡段厚度分布最为均匀且容易实现。经实验验证,相对其他预成形方案,长边内凹、短边平直的方案最优。     

耐热不锈钢真空双频电磁约束成形

研究了真空下耐热不锈钢的双频电磁约束成形过程,建立了真空下电磁约束成形的双感应器-熔体-屏蔽罩耦合系统.结果表明:双频电磁成形中,两感应器间距增至25mm时,预热感应器基本不影响成形感应器中的磁场分布,但能独立调整熔体的温度分布,调节电磁成形系统的有效热力比.屏蔽罩与成形感应器配置合适时,有效地调节成形感应器内磁场分布,使加热区域上移,熔体的下固/液界面升高,达到电磁压力有效作用范围内,有利于过程的耦合;同时也避免对冷却介质过分加热,改善了冷却条件.合理的有效热力比仅是保证成形耦合的必要条件;更充分的条件是,产生最大静压力的液/固界面必须刚好在最大电磁压力的作用点上.最后采用双频电磁约束成形方法获得了表面质量较好的、组织定向的大宽厚比耐热不锈钢板状件.     

线圈结构参数对电磁成形的影响

用电磁成形工艺成形工件,指导工艺试验一个重要的方面,就是磁压力的分布形式与待成形工件是否匹配。通过改变线圈的结构,可以控制磁压力的分布,进而控制毛坯的变形分布。文章采用松散耦合的方法对组合线圈(两个串连线圈)的电磁成形过程进行研究,分析了结构参数对电磁胀形的影响。给出不同条件下磁压力的时空分布,并对管坯电磁胀形过程进行分析。这对研究线圈结构对磁压力分布的影响,进而实现电磁无模成形具有重要意义。     

复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形

针对复杂形状TA2钛合金半管件室温成形困难,进行黏性介质压力成形研究,制定零件的成形工艺方案,并采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其成形过程进行分析,得到黏性介质压力分布和黏性附着力对坯料流动规律、变形均匀性和成形试件壁厚分布及回弹的影响规律。在此基础上,进行复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形试验,验证有限元分析结果的准确性。结果表明:室温条件下利用黏性介质自身性能特点,可以实现复杂形状TA2钛合金半管件的精准成形。     

5B02铝合金管件直角推弯成形壁厚均匀性

基于ABAQUS有限元软件平台建立5B02铝合金管件90°推弯成形有限元模型,并进行成形过程的有限元模拟。将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明,两者形貌、弯曲部位壁厚分布一致,验证有限元模拟的可信性。通过分析不同成形阶段弯曲内侧与外侧的金属流动与应变场,揭示出5B02铝合金管件90°推弯成形后壁厚分布不均匀的机理。利用模拟方法对比研究内压大小(填料的弹性模量)对壁厚分布的影响,找出了有益于壁厚均匀分布的工艺条件,为实际生产中5B02铝合金管件经90°推弯工艺后壁厚均匀性的控制提供理论依据。     

铝合金圆锥形零件粘性介质温成形研究

采用热力耦合有限元数值模拟方法对铝合金圆锥形零件粘性介质温成形过程进行了模拟分析,研究了成形过程粘性介质和板材的温度分布、不同温度条件下成形零件壁厚分布、成形载荷等.结果表明,圆锥形零件的底部圆角区域为成形危险区域.非等温粘性介质温成形过程中,在粘性介质内部形成的非均匀温度场影响了板材的温度分布.当粘性介质温度略低于板材温度时,坯料中心区域温度较低,有利于延迟底部圆角成形时的破裂,提高了零件壁厚的均匀性.分别进行了室温和加热时铝合金圆锥形零件粘性介质压力成形试验,试验结果与数值模拟具有相同的规律.     

固体颗粒介质成形新工艺及变形研究

固体颗粒介质成形新工艺,是采用固体颗粒代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用,对金属板料成形的工艺。固体颗粒介质成形新工艺,即可以解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布、便于控制成形、提高材料成形极限、降低投资成本、所得零件表面质量高、成品率高的优点,且固体颗粒无工业污染,可重复使用。该工艺为材料的加工制备提供了新的方法和手段。利用塑性增量理论,对自由变形区任意一点的应变进行了分析,得到了自由变形区任一点的应变及厚度计算公式。采用固体颗粒介质成形工艺,进行板料成形试验,成功试制出多种典型工件;对试验件壁厚分布的计算值和实测值进行了比较,证明理论正确。     

Viscous warm pressure bulging process of AZ31B magnesium alloy with different ellipticity dies

Based on the bulging principle of different ellipticity dies, the methyl vinyl silicone rubber with excellent thermal stability and heat transfer performance was chosen as the viscous medium. The finite element analysis and experiments of viscous warm pressure bulging (VWPB) of AZ31B magnesium alloy were conducted to analyze the influence of different ellipticity dies on the formability of AZ31B magnesium alloy. At the same time, based on the grid strain rule, the forming limit diagram (FLD) of VWPB of AZ31B magnesium alloy was obtained through measuring the strain of bulging specimens. The results showed that at the temperature range of viscous medium thermal stability, the viscous medium can fit the geometry variation of sheet and generate non-uniform pressure field, and as the die ellipticity increases, the difference value of non-uniform pressure reduces. Meanwhile, according to the FLD, the relationship between part complexity and ultimate deformation was investigated.     

管板材SGMF工艺传压介质的物理性能试验

固体颗粒介质成形工艺(SGMF)是采用固体颗粒代替刚性凸模(或凹模)的作用,对板材、管材等毛坯进行拉深、胀形的半模成形工艺。该工艺不同于传统的软模成形的重要区别是,其采用固体颗粒作为传力介质改变而导致成形规律与众不同。深入探索固体颗粒介质的物理特性,是实现应用该工艺进行实际生产的重要理论依据。文章通过试验,分析了不同粒径GM固体颗粒介质高压下的基本物理性能,得出GM颗粒介质体积压缩率曲线,并给出幂指函数本构关系方程;得出了GM颗粒之间及GM颗粒与板材之间在不同压力状态下的摩擦系数曲线;分析得到GM颗粒介质在轴线方向和底面上的压力传递规律,并给出了数学描述。     

粘性压力成形专用设备的研制

粘性压力成形 (Viscous Pressure Forming)是新近出现的一种先进的板材加工工艺。本文根据粘性成形的特点研制出一台结构新颖、操作简单、控制精确的粘性压力成形专用液压机。该液压机采用可编程控制器 (PC)对液压系统进行控制 ,实现执行部件的精确定时、定位 :采用电磁比例溢流阀精确控制介质出口的阻尼压力 ,而且通过单片机作为可编程控制器 (PC)的模入单元 ,可设定控制缸背压曲线 ,实现对模腔不等静压的控制。     

应用数值模拟技术优化注塑保压压力

保压阶段是影响注塑产品质量的最重要阶段。保压不合理,会导致型腔压力分布不均,造成产品出现翘曲变形、缩痕和尺寸精度差等一系列质量问题。针对保压阶段型腔内的复杂情况,应用数值模拟技术,以减少型腔压力差为目标,多次调正保压曲线,均衡型腔压力,达到减小塑件翘曲的目的。     

液体介质传热渐进温成形研究

由于液体介质的存在,在以导热油直接作为传热介质加热板料实现板料温热渐进成形中,成形初始的预胀以及成形过程中存在的背压是区别于其他渐进成形方法的显著特征。在数控渐进机床上,首先以2A12铝合金板料对成形过程中液体压力产生的板料预胀和过程背压的影响进行了研究,然后采用SUS304不锈钢板料对成形过程中的导热油温度影响进行了研究。研究结果表明：液体介质较小的压力产生的预胀和背压对成形过程没有显著影响,成形过程中为了保证导热油和板料充分接触,导热油可以保持一定的系统压力;采用液体介质直接作为传热介质加热板料进行板料温渐进成形是可行的;温度对SUS304不锈钢板渐进成形性能影响显著。     

Determination of size-dependent friction functions in sheet metal forming with respect to the distribution of the contact pressure

The aim of this paper is to optimize the analytical model developed in previous work (Hu et al. in Determination of the friction coefficient in deep drawing, process scaling. In: Vollertsen F, Hollmann F (eds) Proceeding of the 1st colloquium of DFG priority program process scaling. BIAS-Verlag, ISBN 3-933762-14-6, Bremen, pp 27–34, 2003; Hu and Vollertsen in J Technol Plast 29:1–9, 2004; Vollertsen and Hu in Annu CIRP 55(1):291–294, 2006) with respect to the distribution of the contact pressure at the drawing radius. A size-dependent friction function was acquired based on the experimentally measured punch force from strip drawing with deflection, which can identify the tribological size effects in sheet metal forming. This function was implemented in the FEM-simulation. The distribution of the contact pressure at the drawing radius was assumed to be uniform in the previous analytical model, which is not right, since the simulated punch force versus punch travel curve showed a difference of about 11% from the experimental curve (Vollertsen and Hu in Annu CIRP 55(1):291–294, 2006). In the new analytical model the non-uniform distribution of contact pressure between the work piece and the tools was taken into account. The simulated curve using the friction function from the new model shows a better agreement with the experimental curve.     

汽车冲压零件的设备许用载荷分析

根据多连杆压力机的行程曲线特点,提出了以80%公称力作为公称力控制线,并据此绘制压力机载荷许用区间图,即将力-行程曲线划分为安全区、临界区和危险区。当成形力处于公称力控制线下方,则设备载荷能够满足成形要求;当成形力处于公称力控制线和公称力曲线之间的临界区,需要进一步对变形功进行校核。另一方面,采用数值积分的方法对成形力和作用距离进行积分,得到变形功,与压力机许用变形功进行比较,提出能量校核的前提和校核方法。最后提出了成形力和变形功校核流程图,并用于前门内板等零件的分析。结果表明,采用22500 k N压力机满足前门内板一模双件载荷要求。