高强钢变厚板汽车B柱热成形数值模拟及主要参数分析

目的 研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律,探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法 利用Abaqus软件建立热力耦合模型,对汽车B柱的热冲压成形过程进行数值模拟,分析板料及模具的温度和应力变化,确定主要工艺参数对冲压件的影响规律,利用得到的规律指导B柱模具的设计与制造,最后对B柱进行冲压试验。结果 在热成形前的物料转移阶段,板材厚度差的存在使过渡区产生了温度梯度和内应力的变化;在热成形阶段,以减薄率为评判标准,确定了摩擦因数为0.35、冲压速度为100 mm/s时B柱的成形效果最好;对B柱的成形结果进行了分析,由局部减薄率的变化得到了模具缺陷的位置,由过渡区的偏移量得到了模具等厚区的长度,由板材温度变化确定了最佳保压时间为8 s。结论 基于Abaqus软件,构建了B柱的热冲压有限元模型,对板材出炉至成形结束阶段进行了数值模拟与分析,在此基础上对B柱制件进行了冲压试验,发现制件的质量缺陷明显减少,对制件的指定点进行了面检测,合格率达到了95.83%,表明了分析结果的可靠性,同时也验证了有限元分析的准确性。     

高强度钢板U形件热冲压凹模结构拓扑优化

为降低热冲压凹模的生产成本和使用成本,基于板料热冲压数值模拟对凹模结构进行了拓扑优化设计.运用有限元软件ABAQUS建立热力耦合有限元模型,对高强钢板U形件的热冲压成形和淬火过程进行了数值仿真.提取凹模与板料间关键工况下接触应力作为凹模拓扑优化的外在载荷,建立约束凹模结构关键区域节点位移的体积最小化拓扑模型,对热冲压凹模结构进行拓扑优化设计,最终实现结构减重20%,且优化后凹模的变形和应力与优化前的结果相差甚微.研究内容对热冲压过程数值模拟和模具结构拓扑优化研究具有一定参考价值.     

22 MnB5 钢板热冲压工艺数值模拟及试验

目的研究热冲压过程中板料的温度变化及相变情况。方法采用Abaqus软件建立了热力耦合模型,对U形件热冲压成形及冷却淬火过程进行了数值模拟,分析了板料及模具的温度分布变化,并研究了板料不同区域的冷却速率,最后进行了热冲压试验。结果研究结果表明,板料经冷却淬火后,温度分布均匀,且冷却速率均大于临界冷却速率,板料可以发生完全马氏体相变。结论板料的底部冷却速率最快,淬火后为分布均匀的、细小的马氏体组织,最终通过热冲压试验验证了模拟结果的准确性。     

高强钢分区热冲压U形件梯度性能

目的为了提高热冲压件的碰撞安全性能,获得具有性能梯度的高强钢热冲压件。方法设计了U形件分区控温热冲压模具装置,采用数值模拟的方法,分析了热区模具温度对成形件温度场、组织及硬度分布规律,并对梯度性能热冲压件进行硬度实验分析。结果 U形件冷区马氏体的体积分数大于95%,随着冷热模具温差增大,冷热区硬度及马氏体含量的差异也越大,冷模部分平均硬度在HV450左右,而模具温度为500℃区域平均硬度约为HV240,过渡区宽度约为60 mm。结论采用模具分区控温的方法,实现了热冲压U形件梯度性能。     

碳纤维复合材料板热弯曲试验研究

为解决传统复合材料件成形效率低、制造成本高等问题,提出一种采用加热模具对复合材料板直接进行热冲压的复合材料成形新方法。该方法使用局部加热模具将复合材料板中需发生变形的区域进行局部加热,并借助复合材料加热到一定温度下软化的特点,使其随模具的运动逐步成形,并在模具作用下固化。对复合材料板V形件的热弯曲成形进行了试验研究,分...     

某车型后防撞梁热冲压工艺研究

目的研究复杂热成形零件——后防撞梁的热冲压成形工艺。方法通过计算机成形仿真分析防撞梁的成形性,并获得零件的减薄率分布;利用根据仿真过程设计的热成形模具进行防撞梁零件热冲压生产,对实际成形后的零件割样进行性能检测,包括拉伸性能测试、金相组织测试和硬度测试,验证零件的性能。结果利用该工艺生产的零件尺寸稳定且性能良好,最大减薄率为14.9%,最大增厚9.7%;断后伸长率≥5%,镀层厚度为30～50μm,芯部组织为完全马氏体,硬度大于HV400。结论仿真技术能够指导热冲压工艺设计和模具设计,为复杂零件的热冲压工艺及模具设计提供参考。     

超高强度钢板的梯度控温相变强化模式

零件的阶梯式变强度分区设计是实现汽车轻量化结构设计中零件兼具高强度和高塑性的前提,然而不同分区交界处存在的力学性能突变成了难以突破的技术瓶颈。为寻求超高强度钢板的梯度控温相变强化的理想模式,借助数值模拟技术研究了梯度控温相变强化模式实现热成形零件不同区域组织性能平稳过渡的热冲压方法。基于开发的自动控温梯度相变强化试验平台,进行了系列梯度控温相变热冲压试验,建立了在热成形过程中超高强硼钢板不同梯度冷却条件与最终板料力学性能(硬度、强度、延伸率)的映射关系模型。结果表明,梯度控温相变强化模式可使热成形零件兼具高强度和高塑性,且能够实现组织性能平稳过渡。随着模具加热温度升高、初始成形温度降低、保压时间延长,则贝氏体含量增加、板料抗拉强度和维氏硬度降低,而断裂延伸率则增加。     

高强钢板热冲压成形热力耦合数值模拟

为研究高强钢板的热冲压成形性,采用ABAQUS软件对高温下22MnB5高强钢板沟槽形件冲压成形进行了数值模拟研究.建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型和热成形下的材料模型,通过对沟槽形件热成形进行数值模拟,考察了压边力、模具间隙和凹模圆角半径等工艺参数对热成形时温度分布和回弹的影响,给出了热成形中产生回弹的机理,确定了合适的工艺参数,通过热成形试验验证了数值结果的可靠性.     

基于动力显式算法的热成形数值模拟预测

考虑金属热处理相变动力学模型,建立了适用于高强度钢板热成形的热、力、相变多场耦合本构方程。基于大变形动力显式有限元算法及上述多场耦合本构方程,建立了热成形动力显式有限元方程。并将板料相变潜热释放引入到热成形温度场分析过程中。在自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS(King Mesh Analysis System)基础上开发了热成形动力显式分析模块,可用于预测热成形过程中零件的厚度变化、温度变化、微观组织各相的体积分数以及硬度分布。随后采用该模块对一款汽车B柱的热成形过程及最终力学性能进行数值模拟预测,并与试验结果进行对比,对比的一致性证明了所建立的多场耦合本构方程及KMAS热成形动力显式分析模块的正确性。     

高强度钢板热成形温度场数值模拟分析

高强度钢板热成形过程中,板料和模具于接触表面具有强烈的热传导现象。温度的不断变化将直接影响热成形钢板的最终成形性能和水冷模具的寿命。基于此,该文建立了板料与水冷模具间相互耦合的接触表面热传导模型,并运用传热学和一般壳体温度场有限元分析理论,构建了计算热成形过程板料和模具接触的温度分布场。通过U形件热成形数值模拟与实验结果的一致性对比,验证了建立的热传导模型的有效性。     

PEMFC金属双极板冲压成形数值模拟与实验

目的 研究金属双极板冲压成形过程中各工艺参数和模具结构参数对成形质量的影响。方法 采用Dynaform有限元分析软件对SS304双通道蛇形流道双极板冲压成形过程进行模拟。研究模具圆角半径、模具锥度、压边力、拉延筋等因素对双极板成形质量的影响。结果 增加模具圆角半径和模具锥度可防止双极板破裂。适当增大压边力能有效消除起皱缺陷,设置拉延筋能有效改善坯料流动情况,必要时需设置多重拉延筋使零件成形完全。当模具圆角半径为0.25 mm,模具锥度为0°,拉伸深度为0.5 mm,压边力大小为60 kN,并采用双重拉延筋的情况下,所成形的金属双极板质量良好,无破裂、起皱、成形不足等缺陷。结论 模拟结果与实验结果一致,验证了模拟结果的正确性,可见采用冲压工艺成形金属双极板是可行的。     

基于多维度物理参数影响的超高强钢热成形冷却流场仿真分析

目的 研究关键参数对超高强钢热成形模内淬火效果的影响规律,合理选择模具材料和冷却流场空间结构,达到冷却淬火后材料中条状马氏体含量最大的目的.方法 利用流体仿真软件Star–ccm+对超高强钢热成形模具冷却流场进行有限元模拟分析,采用7种不同热导率的热成形模具材料和直径为15、20、25、30、35 mm的冷却管道管径,...     

可淬火硼钢板热冲压成形实验研究

为研究淬火加热温度、保温时间及冷却水流速等热冲压工艺参数对热冲压零件力学性能及微观组织的影响规律,通过在不同工艺参数条件下进行弯曲件热冲压工艺试验,测量弯曲件的力学性能并观察其金相组织.结果表明,在所设计的模具上可实现高强硼钢热成形零件的有效淬火,热冲压弯曲件的抗拉强度可达到1500MPa以上,主要形成均匀细小的马氏体组织.确定了热冲压工艺参数的选择范围.     

Performance of die cooling system design in hot stamping process

This study examined the cooling channel design of hot stamping tools to provide an effective method for the cooling system design. A flat plate tool model was investigated to determine the effects of cooling channel and manufacturing parameters on the cooling rate and cooling uniformity of the sheet blank by conducting finite element analysis. The fractional factor method was also employed to establish empirical equations for describing the cooling performance of the flat plate model. The empirical equations established in the present study can efficiently predict the cooling rate and cooling uniformity of sheet blanks with various cooling channel designs, and are of much help in providing an initial cooling system design for hot stamping tools. To validate the accuracy of the finite element analysis, experiments on sheet blank cooling process were conducted using the proposed flat plate tool design. The cooling processes were cyclically repeated for the validation of blank temperature distribution. The temperature evolution of sheet blanks obtained from the finite element simulations agree well with the experimental results and the validity of the finite element model is confirmed, and thus the effectiveness of the empirical equations is established.     

台阶盒形件起皱和开裂改善

目的 改善台阶盒形件拉深成形时凸缘区起皱和圆角区开裂的缺陷。方法 理论分析了起皱和开裂产生的原因,利用有限元模拟分析了压边力大小、凹模运行方式和板料形状对台阶盒形件拉深成形的影响,采用实验验证了有限元模拟结果的准确性。结果 长方形板料拉深成形时,4个角部相比直边部位流动阻力更大,直边部位材料过度向模具型腔内流动,造成凸缘区周向压应力过大,进而引起起皱,当零件拉深深度较大时,圆角部位材料变形剧烈且材料流动不均匀,极易产生开裂;采用20 kN的压边力、梯形的凹模向下运行方式和类椭圆形板料的工艺参数可以控制材料流动,使板料变形均匀并改善凸缘区起皱和圆角区开裂缺陷。结论 有限元模拟可为冲裁工艺参数的选取提供理论指导。     

A Superconducting Cold-Electron Bolometer with SIS’ and Josephson Tunnel Junctions

A novel concept of a Superconducting Cold-Electron Bolometer (SCEB) with Superconductor-Insulator-Weak Superconductor (SIS’) Tunnel Junction and Josephson Junction has been proposed. The main innovation of this concept is utilizing the Josephson Junction for DC and HF contacts, and for thermal isolation. The SIS’ junction is used also for electron cooling and dc readout of the signal. The SIS’ junction is designed in loop geometry for suppression of the critical current by a weak magnetic field. The key moment of this concept is that the critical current of the Josephson junction is not suppressed by this weak magnetic field and can be used for dc contact. Due to this innovation, a robust two layer technology can be used for fabrication of reliable structures. A direct connection of SCEBs to a 4-probe antenna has been proposed for effective RF coupling.      

模具水路水密性检测装置开发

目的简化热成形模具水路密封性的检测方法,减少人力、设备、时间成本。方法开发制造一种模具水路密封性检测装置,模拟生产设备冷却系统环境,检测热成形模具水路的水密性以及对模具水路中的杂质进行清洗。结果检测装置可以对模具水路循环系统的流速和流量进行监控,对模具水路密封性进行检测,缩短模具制造周期,提高制造成本。结论装置实现了前期对模具水路密封性检测的需求,简化了模具水路密封性检测的过程,释放了原有设备产能,减少了人力、设备、时间成本,达到了装置开发的目的。