汽车前防撞梁热成形冷却过程温度场数值模拟

采用ProCAST软件,对高强钢板热冲压成形工艺冷却(淬火)过程进行数值模拟分析,计算了连续多个冲压工作循环下模具和坯料的温度场。结果表明,模具在连续多个冲压工作循环中,温度呈周期性的快速上升和快速下降的变化趋势,当每一个冲压工作循环结束时,模具的温度都保持在50℃左右。坯料在淬火过程中,其温度呈快速降低趋势,冲压结束时坯料的出模温度分布在75℃²25℃上下,出模温度随冲压工作循环的进行而依次略有升高,并达到稳定。对模具和坯料进行试验测试,其温度值与数值模拟值吻合较好,说明该计算模型和方法对成形工艺设计有较好的预测评价作用。     

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。     

超高强度钢热冲压实验研究

设计了一套带冷却系统的热冲压模具,采用设计的模具对硼合金钢板热冲压成形过程进行实验研究,分析了成形过程中板料与模具接触状态对超高强度钢力学性能的影响。结果表明,与传统冷冲压相比,热冲压后的零件回弹角大大降低,可有效地提高成形后零件尺寸精度;硼合金钢板的抗拉强度和屈服强度都得到明显提高,抗拉强度和屈服强度分别达到1400和1000 MPa左右;另外,由于板料/模具界面的冷却条件的影响,热冲压件的抗拉强度和伸长率等力学性能及马氏体组织分布呈现出不均匀的现象,与其他位置相比,零件的侧壁具有更高的拉伸强度和更低的伸长率。     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能。结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6%;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度。     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能.结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5 HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6％;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度.     

不同温度场下AZ31镁合金筒形件反挤压成形规律研究

为了探索不同温度场对AZ31镁合金筒形件反挤压成形的影响规律,采用数值模拟与实验相结合的方式,控制模具温度为200℃,通过改变坯料温度探究温度场和应变场的分布规律,以及筒形件的力学性能和微观组织。结果表明:在筒形件的成形过程中坯料自身热量、模具与坯料之间热传递以及形变热形成一定温度场;即使坯料为室温,挤出时最高温度都达到290℃。在不同坯料温度条件下,等效应变主要集中在筒形件的转角处和内壁,筒壁同一高度沿着内壁到外壁等效应变值逐渐减小。反挤压成形后的筒形件的微观组织和力学性能得到了明显的改善,坯料室温时成形的筒形件相比较于原始材料,平均晶粒尺寸从25. 58μm减小到2. 39μm,屈服强度和抗拉强度分别提高了119%和74. 7%,伸长率提高了67. 7%。分析可知反挤压过程中发生了动态再结晶,晶粒显著细化,提高了材料的力学性能。     

基于Archard理论的热冲压模具磨损分析及优化

基于Archard理论,运用有限元软件对热冲压过程进行了数值模拟分析,计算了模具表面的磨损。通过改变热冲压工艺参数,获取模具磨损量随冲压速度及板料初始成形温度变化的规律。通过对热冲压过程的热力耦合模拟,获得了模具在冲压过程中的温度及应力分布规律。结果表明,模具磨损分布与温度场及应力场存在密切关系。基于响应面法对冲压工艺参数进行了优化设计,有效地减小了模具表面磨损量。     

超高强度钢板热成形板料温度的解析模型研究

在淬火热冲压工艺中,超高强度钢板在热冲压过程的传热情况直接影响着板料的塑性成形能力及成形零件的力学性能.本文运用传热学基本理论对淬火热冲压成形过程中的传热进行分析,根据其传热特点将钢板与外界的传热过程分为3个阶段:与空气传热、与模具传热以及与空气和模具混合传热,建立了各阶段的解析模型,然后通过热冲压成形试验对该模型的正确性进行了验证.结果表明,热冲压过程中钢板温度呈指数变化,所提出的解析模型与试验研究结果吻合,能够比较真实地反映钢板温度的变化规律,为淬火热冲压成形工艺的深入研究与应用提供必要而可靠的依据.     

热冲压成形数值仿真及模具冷却系统参数研究

在热冲压成形过程中,为更进一步认识热冲压成形过程,提高零件冷却性能和模具自身冷却能力,数值模拟了高强钢板料的热冲压成形和淬火过程,并对模具冷却系统参数做了研究。运用ABAQUS建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型,数值模拟了22Mn B5高强钢板U型件的热冲压成形和淬火过程,并将数值仿真结果与试验结果对比,验证了数值仿真模型的有效性。通过正交试验设计和灰色关联分析,以成形件最高温度、成形件最大温差、模具最高温度为目标,对模具冷却系统中冷却水流速和管道孔几何参数进行了灰色关联分析。分析结果表明,对上述3个目标影响重要度依次是冷却管道孔径、冷却管到模具表面距离、管道间距、水流速度。     

高强钢变强度热冲压成形模具及实验研究

随着超高强钢热冲压成形技术在汽车工程中的推广应用,除了提高汽车结构件强度外,人们从不同角度产生了对零件变强度成形中热成形技术应用的关注,即在一次热冲压过程中,使得同一零件在不同部位具有不同的力学性能。从变强度热成形的基本原理入手,选择通过改变模具温度的方式来实现不同冷却路径的方法作为研究对象,探究模具温度、保压力(接触压强)对冷却路径的影响。以平板件为实验对象,设计了符合实验要求的平模实验模具;针对模具温度、保压力设计了相应的实验方案。结果表明,初始模具温度、保压力对冷却速率具有显著的影响,随着初始模具温度的升高以及保压力的降低,板料冷却速率发生明显的下降。     

厚壁球形封头热冲压成形的数值模拟和优化

本文在 ANSYS软件上经二次开发后 ,对带直边半球形厚壁封头的冲压成形过程进行了二维有限元模拟。分析了坯料与模具之间的摩擦系数、下模形状、模具间隙及坯料形状等因素对封头成形的影响     

模具温度和凸模速度对超高强钢热冲压成形的影响(英文)

高强钢板热冲压作为一种创新工艺逐渐被用于汽车领域制造超高强度的零件。实际上,由于在热冲压过程中材料表现出高度非线性的弹塑性以及热固响应行为,实验很难全面考察热成形过程。因此,有必要建立超高强钢板热冲压三维弹塑性热固耦合的有限元模型。同时,在高温拉伸试验的基础上,测试超高强钢的高温力学性能,并建立和应变、应变速率、温度相关的材料本构模型。此外,采用热冲压试验结合数值模拟研究模具温度和凸模速度对方盒形件超高强钢热冲压的影响规律,在测试热成形零件性能的基础上,得到优化的模具温度和冲压速度。     

模具间隙对高强度钢热冲压过程的影响

利用DEFORM软件,建立了不等模具间隙下高强度钢板热冲压的有限元模型,研究了模具间隙对22Mn B5钢板热冲压成形中温度场以及马氏体转变的影响规律。数值模拟结果表明:模具间隙是影响板料温度变化的主要因素,板料的最大温差随着模具间隙先增大后减小;模具间隙为0.95t~1.00t时,板料各部位的马氏体分布均匀,转变率高。在此基础上,进行了热冲压试验,测试了板料侧壁位置点和底部圆角位置点的温度变化,并观察了板料成形后的微观组织,通过试验结果与数值模拟结果一致性对比,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性。     

硼钢板热冲压成形过程接触热阻研究

高强度钢热成形中,板料的冷却路径直接影响成形后零件的力学性能,可靠的接触热阻能提高热成形温度场模拟计算结果的准确性。为了研究热冲压成形过程中板料与模具界面间的接触热阻,以WH1300HF热成形用无涂层硼钢板为研究对象,在小型实验伺服压力机上进行了硼钢板的热冲压平模实验,得到了不同压强下板料淬火冷却曲线及模具温度冷却曲线,并通过顺序函数法计算出板料和模具接触界面的热流密度及接触热阻。研究结果表明,板料与模具间界面的热流密度峰值随压强增加而增加,接触热阻稳定值随压强增加而减小。根据能量守能定律,计算出热冲压硼钢板马氏体相变潜热及平模淬火实验中马氏体相变分数。     

模具摩擦及润滑条件对超高强钢板热冲压成形的影响

以汽车纵梁为研究对象,通过有限元模拟,分析摩擦系数对超高强钢板热冲压成形的影响。在不同润滑条件下,通过热冲压实验,研究润滑条件对超高强钢板热冲压成形的影响。结果表明:随着摩擦系数的增大,热冲压件的厚度变薄,等效应变值增大;无润滑剂的热冲压件存在划痕,出现破裂,氧化严重;石墨润滑的热冲压件存在划痕,出现破裂;玻璃润滑的热冲压件成形质量较好,3种润滑条件下的热冲压件的厚度逐渐增大。玻璃润滑剂有利于改善模具摩擦条件,增强热冲压过程中的抗氧化性。润滑条件对热冲压件金相组织、力学性能影响不大,零件的抗拉强度均达到1460 MPa,显微硬度达到460 HV以上。     

直齿圆柱齿轮温锻成形工艺参数优化

对直齿轮温锻成形过程进行数值模拟,选取不同参数和水平进行正交试验设计,将齿轮的成形力和凹模模具磨损作为2项指标,并基于该2项指标分析试验结果,得出坯料初始温度、模具预热温度、工模间摩擦系数、锻压速度等对成形过程的影响,并获得较优的工艺参数值。模拟结果与实验结果吻合,对实际生产起到了指导作用。     

铸钢基体双金属梯度制备锻模焊层厚度研究

将试验与有限元数值分析相结合,建立了某飞机起落架模具模型。采用弹塑性有限元方法模拟了坯料锻造成形过程,并分析了不同时刻模具温度场和应力场。结果表明,随时间增加,模具应力及温度均上升,模具充满时达到最大值,等效应力最大值出现在模具桥部圆角处,并且应力与温度随与该位置距离的增加而减小。分析坯料填充饱满时参考线位置的状态,结合实验得到铸钢基体、过渡层、表面层材料随温度变化的压缩屈服强度曲线,综合考虑各焊层厚度对模具性能的影响及控制模具制造成本等因素,设计在该工况条件下铸钢基体双金属梯度层总厚度为16 mm,其中表面强化层和过渡层的最优厚度均为8 mm。     

转速对铜材连续挤压产品组织性能的影响

采用数值模拟和工程实验相结合,研究转速对铜材连续挤压成形过程和产品组织性能的影响。通过数值模拟分析了铜扁线连续挤压成形中不同转速下材料和模具温度场分布的规律;通过对工程实验样品进行分析,得到不同转速下产品的微观组织和力学性能。结果表明:随着挤压轮转速的增加,产品出口的温度和腔体内坯料的温度逐渐升高,晶粒回复再结晶程度增加并长大;产品的抗拉强度、硬度和伸长率均随着转速的增高而降低。     

高强钢板热冲压成形模具温度场分析

高强钢板热冲压技术在汽车工业中的应用日趋广泛.在热冲压过程中,板材首先从加热炉转移到压机上,然后在模具中迅速成形并淬火以获得高强度.成形前模具的温度大大影响成形后零件的最终性能.本文选用汽车右前立柱角撑零件的模具来分析,用LS-DYANA软件模拟了热冲压后模具的温度场分布,并得到了模具温度的变化曲线.为热成形模具冷却系统的设计提供了依据.     

温挤压模具冷热疲劳早期失效模拟分析与探讨

生产某壳体零件的模具存在严重的冷热疲劳早期失效现象,结合生产实际利用Deform有限元模拟软件对其温挤压过程进行模拟。通过对比模拟分析可得到凸模在工作时不同时刻的温度值,不同模具预热温度和坯料温度下模具的最高温度分布以及急冷急热温度差范围。为了减缓模具的冷热疲劳,模具预热温度最好控制在200～300℃之间,坯料加热温度控制在800℃内。