热冲压工艺对6061铝合金U型件成形质量的影响

利用有限元分析软件MSC.Marc,研究板料初始温度、压边力、保压时间等工艺参数对制件厚度、回弹的影响规律,并通过6061铝合金板材热冲压实验验证仿真分析的可靠性。结果表明:板料热冲压初始温度在465~565℃范围内变化时对该制件厚度分布和回弹量的影响不大;压边力对制件成形质量影响明显,本工况下选用3 k N较为合适;兼顾制件保压结束时刻的温度以及最终的回弹量,保压时间选择5 s左右比较合适。进一步开展成形制件热处理后的力学性能测试分析,并与常规固溶淬火-时效热处理后的6061-T6铝合金进行比较,发现热冲压制件的力学性能并未弱化,且同一热冲压制件不同位置硬度差异在10%以内。     

BR1500HS板料热冲压成形工艺参数影响分析与试验研究

利用有限元数值模拟软件Dynaform分析了热冲压成形工艺中冲压速度、压边力、模具初始温度、摩擦因子等因素对BR1500HS板料加强件回弹、起皱、破裂等成形质量的影响规律。选取冲压速度50 mm/s、压边力25 kN、摩擦因子0.4进行了生产试验。试制产品成形良好,各部位的回弹量均在2 mm内;强度在1380～1620 MPa,硬度在410～490 HV,满足零件要求。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

车用铝合金板材回弹规律研究

在车用铝合金材料的成形加工过程中,回弹是主要的成形缺陷之一并且较难控制。本文对车用6061铝合金板材进行了室温拉伸试验获得其应力-应变曲线并建立改进的Johnson-Cook本构模型。该模型被应用于V形弯曲试验的有限元仿真中,研究不同各向异性屈服准则对板料回弹预测精度的影响,仿真结果表明应用YLD2000-2d屈服准则时其预测精度较高,同时也验证了该模型用于回弹分析的有效性。进一步探究不同因素如变形程度,冲压速度,摩擦条件,压边力等对铝合金板材回弹行为的影响规律,并应用于铝合金发罩内板的冲压成形过程,能够有效减小工件的回弹。     

基于Dynaform的L形件弯曲回弹有限元分析

以L形件为研究对象,根据板料成形特点及回弹规律,利用Dynaform软件对L形件冲压成形进行了回弹仿真试验。依据回弹仿真试验结果,用正交试验法对冲压参数凸凹模圆角半径、板材厚度、压边力和摩擦系数与L形件冲压回弹之间的关系进行了分析。结果显示,凸凹模圆角半径、板材厚度、摩擦系数对L形件的冲压回弹有显著影响。当弯曲工艺参数处于合理范围内时,L形冲压件回弹量随凸凹模圆角半径增大而增大;随板料厚度的增大而越小;随摩擦系数和压边力的增大,回弹角先增后减。     

单元尺寸对回弹仿真的影响机理研究

在冲压成形仿真中,单元尺寸对回弹计算结果影响很大,但其影响机理并不清楚。文章在圆底U型件的回弹试验基础上．建立了对于应该试验的只有板料单元尺寸不同的3个仿真模型。在冲压仿真和回弹仿真后,比较了模型中板料上的同一点的应力应变曲线．以及回弹计算结果与试验结果,分析了在模具弯曲部位成形末期不同单元尺寸的板料和弯曲模具表面的接触关系。研究表明,在成形过程中,板料弯曲部位节点的应力在成形过程中已经部分释放,使回弹值减小,此种情况下,为了提高回弹预测精度,板料必须采用较小的单元尺寸;在成形末期板料受到校正力的作用,使回弹计算值进一步减小,在这种情况下,模型中应设置合理的凹凸模间隙。     

基于Kriging模型的超高强度钢板热冲压工艺参数优化

为了改善超高强度钢板冲压件的加工质量,以某方形槽热冲压件为对象,以板料淬火温度、模具初始温度、冲压速度和模具间隙为设计变量,以冲压件成形温降、回弹量和成形减薄率3个质量指标为响应量,构建了热冲压加工质量指标的Kriging模型。在此基础上,以构建的Kriging模型为目标函数,建立超高强度钢板热冲压工艺参数多目标优化模型。应用第二代非支配遗传算法进行寻优计算,获得了优化的热冲压工艺参数:B1500HS超高强度钢板零件热冲压的最佳淬火温度为898.3℃,模具的初始温度为67.1℃,冲压速度为39.64 mm·s-1,模具间隙为2.2 mm。工艺参数优化后的验算结果表明,工艺参数优化后,成形温度更加均匀,回弹量减少25.6%,最大减薄率下降23%。     

基于正交试验的涡轮壳成形工艺参数的优化

以涡轮壳作为研究对象,利用Simufact Forming软件对涡轮壳的成形回弹进行有限元仿真。以模具弯曲半径、模具间隙以及冲压速度作为影响因素,将板料的回弹量作为优化目标,借助正交试验法设计了4因素3水平仿真试验。通过仿真实验得到了各因素对板料成形回弹量影响的顺序分别为:模具间隙、模具弯曲半径、冲压速度;涡轮壳冲压成形的最优工艺参数组合方案为:模具间隙为1.0t、模具弯曲半径为55.2 mm、冲压速度为15 mm·s~(-1);最优方案下的回弹量仿真值为0.436 mm。随后,利用冲压模具对优化方案进行试验验证,结果显示,回弹量的试验值为0.494 mm,仿真值与试验值之间的误差为13.3%,验证了有限元仿真的正确性。     

汽车轻量化用铝合金板V形件冲压回弹模拟

为了汽车轻量化,铝合金板在其车身上的应用逐年增加.由于铝合金冲压成形性能差,因而研究提高成形性能已成为当前的热点.选用有代表性的变形铝合金AA6009作为研究对象,建立了V形件冲压成形模拟模型.使用DYNAFORM软件,模拟了不同厚度、弯曲圆角半径条件下铝合金板的回弹.通过数据分析获得了典型铝合金回弹的一般规律,以期为铝合金板材弯曲成形在汽车车身上的应用提供基础数据.     

汽车覆盖件成形回弹仿真及模面优化研究

回弹是汽车覆盖件冲压成形时产生的主要质量缺陷之一,直接影响到覆盖件产品的尺寸精度和最终形状。以某汽车覆盖件为例,利用板料成形仿真软件Dynaform实现了零件的冲压成形和回弹模拟,重点预测了实际板料冲压成形后可能出现的回弹量,并优化模具型面来控制回弹。通过将仿真结果与实际生产合格零件作对比,验证了优化方案的合理性和仿真模拟的准确性,对汽车覆盖件模具生产制造具有重要的指导意义。     

超高强钢板U形件热冲压回弹研究

建立了U形件热冲压有限元模型,探究了板料加热温度、模具间隙和保压淬火时间对热冲压制件温度场及回弹的影响,研究了残余应力与回弹的关系。结果表明,随着坯料温度的上升成形件回弹量不断减小,且在700℃左右回弹完全消失;模具间隙对回弹的影响较为复杂且无明显规律,随着保压时间的增加,回弹量先减小后几乎保持不变,最佳保压时间为5~8 min;残余应力是产生回弹的主要原因,残余应力形成的力矩越小回弹也越小。     

加热温度和模具温度对B1500HS硼钢组织性能的影响

通过显微硬度测试、单向拉伸试验、显微组织和断口形貌观察,研究了加热温度（870、900、930、960℃ ）和模具温度（100、200、300、400 ℃）对热冲压用超高强度硼钢B1500HS微观组织和力学性能的影响。结果表明：900 ℃及以上加热温度试样发生完全奥氏体转变,但对于板材的力学性能影响不明显;模具温度对于热冲压零件微观组织、力学性能等方面的影响较大,模具温度升高到300 ℃时,试样在此温度下发生奥氏体的反稳定化,导致强硬度明显升高;通过控制模具各位置的温度,可以获得具有较大力学性能梯度的热冲压零件,改善热冲压零件的综合力学性能。     

Dynaform数值分析中的间隙影响及回弹分析

板料冲压过程中,由于模具间隙和模具圆角的存在,变形部位可能不到位.加上板料在变形时变薄.间隙加大,而圆角处的弯曲也有一定程度的影响,所以成形后的形状有一定的误差.而回弹是弯曲件从模具中取出来后,弹性变形部分的恢复.通过探讨弯曲变形中的中性层的偏移,讨论偏移的影响因数,并运用模拟软件模拟π形件的弯曲和同弹,比较模具的圆角、间隙、厚度等参数对成形和回弹的影响.通过回弹的模拟,各影响因素的比较,对实际生产提供科学的依据.     

加热温度和模具温度对B1500HS硼钢组织与性能的影响

通过显微硬度测试、单向拉伸试验、显微组织和断口形貌观察,研究了加热温度(870、900、930、960℃)和模具温度(100、200、300、400℃)对热冲压用超高强度硼钢B1500HS微观组织和力学性能的影响。结果表明:900℃及以上加热温度试样发生完全奥氏体转变,但对于板材的力学性能影响不明显;模具温度对于热冲压零件微观组织、力学性能等方面的影响较大,模具温度升高到300℃时,试样在此温度下发生奥氏体的反稳定化,导致强硬度明显升高;通过控制模具各位置的温度,可以获得具有较大力学性能梯度的热冲压零件,改善热冲压零件的综合力学性能。     

初始成形温度对超高强钢板热成形件精度的影响

为了研究初始成形温度对超高强板热成形件精度的影响规律,通过实验分析了初始成形温度和热成形件回弹、厚度、氧化皮厚度及力学性能的关系。结果表明,在实验条件下,随着初始成形温度增加,零件的力学性能先增加,在初始成形温度高于812℃后,零件的力学性能变化不大;随着初始成形温度的增加,零件的回弹量和最小厚度先减小,在初始成形温度高于812℃后,零件回弹和最小厚度变化不大;初始成形温度对氧化皮厚度影响不大。     

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。     

6016铝合金汽车板材预时效处理工艺研究

研究了预时效处理工艺对汽车用6016铝合金板烘烤硬化性能的影响,试验结果表明,经过预时效处理可明显改善人工时效过程中合金软化现象。160℃、7 min预时效处理后板材硬度值高于T4态且呈现增长趋势,有效的抵消了自然时效过程中的合金软化现象。DSC结果表明,预时效处理可加快Mg2Si相析出速度,提高人工时效效果。拉伸结果表明,预时效后烤漆试样屈服强度达到321 MPa,相比自然时效烤漆试样硬度提高了60 MPa,降低自然时效对板材烤漆硬化性能的影响。对6016铝板材采用固溶处理+预时效+烤漆硬化工艺流程,有利于获得良好的板材冲压成形性能以及烘烤硬化处理效果。     

新型模具制取变强度制件及其力学性能研究

设计出利用感应加热方式形成变强度制件的热冲压新型分区模具,进行了热-流-固耦合场的理论分析,建立了热-力耦合有限元模型,得到了板料在热冲压过程中温度和维氏硬度的分布。仿真结果表明,当模具感应加热端温度升至400℃时,加热端的冷却速度为13.6℃·s~(-1),冷却速度决定了板料不同温区的微观组织和维氏硬度。利用该模具进行了热冲压实验,对不同温区的微观组织和维氏硬度进行检测。结果表明:该模具可冲压不同高温区(低强度)形状的制件。制件高温区已经基本转化为贝氏体组织,过渡区转化为马氏体、贝氏体和铁素体多相混合组织,低温区转化为板条状马氏体组织。设计出的新型分区模具可以获得变强度制件,为成形复杂变强度零件和工艺参数的优化提供了依据。     

铝合金汽车发动机罩内板成形性能研究

以铝合金汽车发动机罩内板为对象,在初始型面结构的基础上,结合有限元分析,针对其出现的成形缺陷进行多轮优化,改善其成形性能,同时探究了压边力和模具间隙等工艺参数对零件减薄率和回弹的影响。结果表明,在较小的压边力和较大的模具间隙下板料的减薄较小;在一定范围内,随着压边力的增大,零件的整体回弹得到抑制但变化不明显,而局部的负向回弹有所增加,模具间隙的减小也有利于减小回弹。在优化型面结构的基础上对其进行回弹补偿并配合工艺参数的调整,可有效减小零件的回弹。在仿真优化结果的基础上进行铝合金发动机罩内板的冲压试验,试验件与仿真优化结果具有较好的一致性。     

Al-Mg-Si系铝合金不同变形条件下的组织力学行为

对6014铝合金进行了常温拉深试验,采用不同的拉深凸模速度,研究了该铝合金变形中的组织力学行为;对6016铝合金进行热拉伸试验,相同应变速率下采用不同的拉伸温度,研究了该铝合金在热拉伸过程中的组织力学行为。实验表明:随着凸模速度(10~30 mm·min~(-1))增加,6014铝合金的常温拉深深度增大;随着拉伸温度(400~550℃)升高,6016铝合金的硬度增大,且沿拉伸轴向硬度值波动越大;在应变速率为1 s~(-1)、温度为500℃下热拉伸,变形区有明显的动态再结晶过程,进一步升高温度会造成再结晶组织的晶粒粗化;6014和6016铝合金中均存在大量的Al、Fe、Si结晶相,但原始组织中6016的析出相更弥散,尺寸大小更均匀,更集中分布于晶界附近;比较6014铝合金常温拉深组织和6016铝合金热拉伸组织,冷变形后的晶粒组织更均匀,热拉伸后的晶粒尺寸差异很大,会降低材料变形后的力学性能。