A356铝合金轮毂低压铸造数值模拟以及组织与力学性能

采用轻质铝合金构件是实现汽车轻量化的重要策略,轮毂作为典型车用铝合金零件,其成形质量与低压铸造工艺参数密切相关。本文采用ProCAST有限元软件对A356铝合金轮毂低压铸造过程进行模拟仿真,研究了浇注温度及保压时间对轮毂成形质量的影响。并利用优化参数对轮毂进行铸造,对其成形质量及组织性能进行分析;同时,对轮毂不同部位进行微观组织及力学性能分析;对轮辋部位进行拉伸性能测试。结果表明：在浇注温度为700℃、保压时间为80 s时,铝液充型平稳,凝固符合顺序凝固原则,其铸造缺陷产生的概率最低;轮毂由内至外晶粒尺寸逐渐减小,由轮毂中心部位的58μm减小至外轮缘的23μm;轮辋部位抗拉强度可达228 MPa,屈服强度为170 MPa,断后伸长率为6%。     

AZ31B镁合金薄板热拉伸显微组织试验研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机、金相显微镜和扫描电镜,研究AZ31B镁合金在不同变形条件下的微观组织和断口形貌特点,并且研究了该合金在不同变形条件下的变形机理。结果表明,AZ31B镁合金在温度200℃以下时,不会发生动态再结晶,其机理主要为晶内变形。当变形温度达到200℃,在较高的应变速率时,原始晶粒仍然存在,且被拉长,此时的变形机理应为晶内变形;而在应变速率较低时,原始晶粒的晶界变为锯齿形,出现了极小的再结晶晶粒。当变形温度达到300℃时,在较高的应变速率下,发生了不充分的再结晶,部分原始晶粒仍然存在,且被拉长;而在应变速率较低时,再结晶充分进行,且晶粒有长大的趋势。在较低的应变速率时,随着温度的升高,断口由无韧窝或者韧窝浅而少的特征,逐渐发展为典型的延性韧窝聚合型断裂的特征,在高温时,甚至发展为沿晶断裂模式;在变形温度为200℃和300℃时,随着应变速率的增大,沿晶断裂形貌消失,韧窝聚合型延性断裂逐渐受到抑制,最后在较高的应变速率时,断口呈现出解理这一晶内断裂的典型特征。     

载荷分析方法与下摆臂疲劳性能关系研究

以试验场实车实测信号为基础,以悬架K&C试验与整车操纵性试验标定整车多体动力学模型为载体,探究虚拟路面法、虚拟迭代法、约束加载法对汽车下摆臂损伤影响规律.通过自主设计的车载式道路几何谱采集设备对试验场路面激光扫描,插值重构出CRG格式的三维虚拟路面,在时域与频域对比仿真与实测六分力,验证了虚拟路面与轮胎模型的准确性;在时域与频域两方面对比分析轮心垂向加速度的仿真与实测差别,进而评价虚拟路面法、虚拟迭代法、约束加载法的精度.结果表明,虚拟迭代法精度最高,约束加载法精度较差;从疲劳仿真角度分析影响,虚拟迭代法与虚拟路面法对下摆臂的损伤分布基本一致,约束车身法较前两者有较大差异,且更为保守;三种载荷分析方法下的下摆臂仿真结果满足试验场耐久规范要求,未发生疲劳破坏,与室内台架试验结果保持一致.     

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。     

板材固体颗粒介质成形新工艺

提出了板材固体颗粒介质成形新工艺,即采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行软模成形的工艺。通过成形试验,对板材固体颗粒介质成形新工艺的工艺过程、成形特点进行了论述,并进行了数值模拟。试验和模拟结果表明,应用固体颗粒介质成形工艺可以极大限度地发挥板料的成形性能,不需要任何辅助工序,可以一次成形深拉深件,且表面质量好,成品率高。     

颗粒介质传压性能的数值模拟和试验研究

文章作者自行研制了测试颗粒介质传压性能测试装置,通过试验,测得了多种颗粒介质在各种试验参数下的压力分布规律和应力应变关系。通过将颗粒介质作为连续体介质来处理,建立了研究颗粒介质传压性能的有限元模型,对不同试验参数下的颗粒介质,在承压筒底面上垂直压力分布进行了模拟计算。模拟和实测结果对比表明,应用连续体材料模型的模拟结果和实测结果较为接近。     

基于离散元法的固体颗粒介质传力特性研究

固体颗粒介质成形工艺是采用固体颗粒介质代替刚性凸模(凹模)的作用,对金属板料、管材拉深胀形的先进工艺,在复杂零件精密成形、难加工材料成形、温热成形等方面具有独特优势.为揭示该工艺中固体颗粒介质的传力特性,采用离散元法(Discrete/distinct element method,DEM)数值模拟固体颗粒介质在单轴压缩下的受力过程,从力链角度分析固体颗粒介质在压缩过程中细观结构的变化规律,并以直径1mm不锈钢球为传力介质,自行设计颗粒介质传力性能试验,数值模拟结果与实测值吻合较好.研究发现颗粒配位数与体积份额呈幂函数关系,侧压系数与压应力亦呈幂函数关系,且当内部力链结构趋于稳定时,侧压系数趋于定值.应用散体力学研究方法推导出固体颗粒介质压力衰减规律,进而得到介质传力极限距离,这对如何准确控制成形中颗粒介质压力分布,提高加工工件的成形性能具有重要意义.     

固体颗粒介质成形工艺变形模型研究

介绍了固体颗粒介质成形新工艺,即采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行软模成形的工艺,并阐述了新工艺的优点。自行设计制造了板料成形试验模具与装置,通过成形试验成功试制出子午面为抛物线与锥形两种典型曲面类零件。对成形件外轮廓的测量分析可知,固体颗粒介质成形过程中,自由变形区的形状可用抛物线函数非常精确地表示。通过建立抛物线函数变形模型,推导出两种典型零件成形中压头压入行程与板料最大变形量的函数关系。通过对板材固体颗粒介质成形新工艺进行数值模拟,进一步验证了抛物线函数变形模型。     

Process of back pressure deep drawing with solid granule medium on sheet metal

The experimental die apparatus of the solid granules medium forming on sheet metal was designed and manufactured.Typical parts,such as conical,parabolic,cylindrical and square-box-shaped components,were successfully trial-produced as well.According to the analysis of the changing trends of the cross-section shape and the wall thickness during the process,it can be found that the shape of the free deformation zone of the sheet metal,which is the most critical thinning area,can be described as an approximately spherical cap.According to this forming feature,back pressure deep drawing technology with solid granules medium on sheet metal was proposed to restrain drastic thinning at the bottom of the part through the joint friction effect of solid granules medium,the back pressure tringle and the sheet metal.Therefore,the deep drawing limit of the sheet metal is significantly improved.In order to fabricate thin-walled rotary parts with great drawing ratio and complex cross-sections,a finite element model based on the material property test of the solid granules medium was established to optimize the scheme of the back pressure deep drawing.The effects on the forming performance of sheet metal from back pressure load and the approach of blank holding control were analyzed through this model.     

基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析

为解决AA6061挤压管材成形性能极差的问题,建立了“固溶水淬+颗粒介质胀形+人工时效”的铝合金管件成形工艺流程。研究了固溶水淬和人工时效工艺参数对材料性能影响规律,并建立了考虑厚向应力的三维成形极限应力图;建立了管件颗粒介质胀形有限元仿真模型,分析管件变形特征质点的运动轨迹和应力应变状态,并应用理论成形极限图对管件破裂失稳点和胀形极限进行分析和预判。四方截面管件胀形工艺试验结果表明,颗粒介质胀形工艺与合适的热处理工艺相结合能够有效地解决AA6061挤压管材的成形问题;考虑厚向应力的三维成形极限应力图可作为铝合金管件胀形工艺方案制定的破裂失稳判据。