差厚拼焊板U形件的回弹规律及控制的研究

采用有限元仿真技术,对具有横向焊缝的差厚拼焊板U形件的回弹进行了研究.结果表明,在恒定压边作用下,拼焊板在成形过程中薄侧的回弹量大于厚侧,随着厚度差的增大回弹量的差值也在增大.并且从拼焊板厚度方向上的分布情况对该规律进行了分析.基于薄/厚侧变形均匀的思想,提出了在分段压边圈作用下的变压边力方案;采用改进的简化2-D截面模型,分析了控制回弹量的拼焊板薄厚两侧所需压边力关系式,并将该关系式在汽车覆盖件轮毂包的生产实际中得到应用.     

母材板厚差异对直线焊缝拼焊板成形能力的影响规律

通过Dynaform数值模拟仿真技术,在验证了仿真模型可靠性的基础上,对同材差厚拼焊板的胀形过程进行了研究。在板料胀形过程中,分析了两侧母材厚度变化对极限成形高度、最大焊缝移动量及应变分布的影响,并运用遗传算法(GA)对仿真数据进行拟合,获得了母材厚度与极限成形高度、最大焊缝移动量之间的数学关系式。利用MATLAB的GUIDE模块设计人机交互界面。研究表明:在固定薄侧母材厚度时,拼焊板极限成形高度与板厚比成负相关关系,最大焊缝移动量与板厚比成正相关关系;但在固定厚侧母材厚度时,这些规律已不再适用,此时薄侧板厚和平均板厚对成形有很大影响。此外,随着板厚比的增大,应力集中在薄侧,且破裂位置逐渐向焊缝处靠近,当板厚比超过1.7后,成形过程变得不稳定。因此在拼焊板成形过程中应合理选择板厚搭配,进而提高拼焊板的成形能力。     

应用变压边力控制技术改善拼焊板的成形性能

基于简化的拼焊板2D截面模型分析了控制焊缝移动的拼焊板薄厚两侧所需的压边力关系式,提出了分段压边圈作用下的拼焊板冲压成形方案。应用数值模拟技术进行了矩形盒冲压仿真,验证了分析结果的有效性,分析了变压边力对拼焊板成形性能的影响。研究结果表明:拼焊板薄侧加载比厚侧较大的压边力,有效减少了焊缝移动,减小了薄侧材料的应变集中,改善了薄厚两侧材料变形均匀性,从而提高了拼焊板的成形性能,为提高拼焊板成形质量提供了新思路。     

拼焊板U形件冲压成形中焊缝移动与回弹的研究

通过数值模拟技术,并结合正交试验设计方法,研究了具有纵向焊缝的拼焊板U形件在不同板厚比、不同强度比、不同压边力和不同拉深筋阻力情况下的焊缝移动与回弹及其相互关系,为高强钢激光拼焊板的焊缝移动和回弹控制研究提供依据.研究表明:拼焊板的不同板厚比和强度比对焊缝移动和回弹有显著影响,为了保证冲压成形质量,板厚比一般不小于0.5,强度比在0.8～1.3为宜;在此基础上,选择合理的压边力和拉深筋阻力分布可以减小焊缝移动,从而有效地控制拼焊板的回弹,并在某车型中立柱的实际生产中得到应用和证实.     

工程拼焊板拉延时焊缝移动和回弹研究

针对工程拼焊板不同的焊缝形式,利用Dynaform软件对拼焊板进行了拉延模拟,分析了不同焊缝形式下拼焊板焊缝移动量和回弹量。结果表明:在同质同厚相同压边力下的拼焊板,焊缝硬化指数越大,拼焊板的回弹越大,回弹距离在不同的拉延深度下总体减小,而硬化指数对焊缝移动量并没有太大的影响。较小角度的折线与弧线和直线的焊缝移动量差别较小。对不同厚度的板材,厚侧板材在折线或圆弧凹向方向能降低拼焊板的回弹,拼焊板的成形性良好。     

拼焊板板厚差比对成形性能的影响

拼焊板材料的板厚差比对拼焊板的成形性能有很大的影响,采用数值模拟方法,分析了不同板厚差比对拼焊板盒形件成形性能的影响,揭示了板厚差比影响成形性能的一般规律,并在轿车中立柱加强件的实际生产中得到应用。     

激光拼焊板方盒件及其板料优化设计分析

成形性能的提高对拼焊板车身覆盖件以及结构件冲压成形有重要意义。通过对激光拼焊板方盒件及其板料对成形过程的影响研究,并采用基于板料厚度比、坯料形状和尺寸等板料参数正交设计的成形优化方法,提高激光拼焊板方盒件冲压成形性能。研究和冲压试验表明：当厚度比较小时,破裂出现在薄侧圆角处,而厚度比较大时,破裂出现在薄侧焊缝处;方形坯料拼焊板的成形性能明显低于圆形坯料形状的拼焊板;板料正交设计方法对拼焊板方盒件冲压成形优化是有效可行的。     

差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳行为研究

对0.7mm/1.0mm厚度组合的B170P1钢激光拼焊板试件进行半球凸模胀形试验,分析不同应变状态下拼焊板的变形、失稳特点及应变分布情况,研究其拉伸失稳规律。研究表明,拼焊板试件的变形失稳主要发生于薄侧母材,且随应变状态由单拉向平面等双拉的转变,应变分布趋于均匀,失稳位置向焊缝靠近;在变形过程中,靠近焊缝的薄侧母材在平行于焊缝方向的变形受到厚侧母材及焊接区的影响,其应变路径快速向平面应变漂移,达到成形极限状态,降低了拼焊板的成形性能。焊缝的存在导致差厚激光拼焊板各部分变形不均匀,在差厚激光拼焊板的实际应用中,应采取适当措施抑制薄侧母材的局部变形,增加厚侧母材塑性变形的比例,提高差厚拼焊板的冲压成形性。     

随行程变化变压边力拼焊板盒形件成形性能研究

焊缝两侧材料变形不均匀引起的焊缝移动和成形性能下降是拼焊板成形过程中需要解决的难题,变压边力技术可以增大成形工艺调整范围、提高冲压件成形质量。本文在拼焊板成形过程中加载随行程线性渐增变化的变压边力,并应用动力显式数值模拟软件模拟差厚拼焊板盒形件的成形过程,研究变压边力控制对拼焊板成形性能的影响。结果表明,在相同的焊缝移动量下,线性渐增变压边力与定常压边力相比增大了引起焊缝移动的薄侧变形区域材料的长度,缓解了薄侧材料的应变集中,提高了拼焊板成形性能。     

差厚激光拼焊板焊缝移动与回弹控制

研究具有纵向焊缝的拼焊板在不同压边力作用下的回弹与焊缝移动及其相互关系,为拼焊板的回弹控制找到切入点.基于厚/薄侧变形均匀的思想,采用拼焊板两侧的截面应力相等的方法,理论推导了控制焊缝移动的公式,以此计算控制焊缝移动和拼焊板回弹所需要的拼焊板两侧压边力分布值.研究表明,总压边力的增大,带来双重效应:一方面随总压边力的增大拼焊板回弹降低;另一方面随总压边力的增大拼焊板焊缝移动增加,焊缝移动增加回弹增加.维持总压边力不变,通过调整压边力分布,消除焊缝移动,同时回弹也达到最小值.采用足够高的压边力的同时,对拼焊板厚/薄侧施加不均匀压边力,降低焊缝移动,这为拼焊板回弹控制提出了新的理论和方法.