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。     

可淬火硼钢板热成形过程中的传热行为

可淬火硼钢板热成形技术在汽车车身制造中的应用是实现汽车轻量化的重要途径,该成形过程中板料和模具之间的传热行为是实现板料精确成形所迫切需要解决的重要问题。本文考虑模内水道的冷却作用和随接触压力变化的板料-模具接触界面换热系数,基于ABAQUS建立了可淬火硼钢U形梁热弯曲过程有限元模型,研究了该过程中板料和模具之间的传热行为。研究结果表明:在高温成形过程中,板料底部区域和模具之间的传热迅速,并发生了马氏体相变。在保压淬火过程中,位于板料侧壁中部高温区的平均降温速率高于马氏体的临界转变速率,但淬火结束时其温度高于马氏体开始相变温度,因此未充分发生马氏体相变。     

基于有限元的热冲压界面换热系数反算

为了获得热冲压板料和模具的界面换热系数,本文通过设计圆台实验分别获得热冲压淬火过程中5、10、20、30和40 MPa保压压强时的板料中心降温曲线和模具模面中心向下1.5 mm处的升温曲线。在考虑模具热电偶温度响应时间和板料由奥氏体向马氏体转变的相变潜热影响基础上,提出运用有限元反算求解界面换热系数的方法,进而获得界面换热系数与保压压强的对应关系。结果表明,界面换热系数值与压强近似呈直线关系,使用该方法时板料与模具的模拟温度曲线和实验温度曲线的相对误差可控制在15%以内,且二者的平均绝对误差最大不超过24℃。     

基于有限元反求的热拉弯成形界面接触换热系数研究

使用热拉弯成形工艺中常用的石棉水泥板设计了一套平板模具,通过成形界面热传导试验,获得了钛合金板材与石棉水泥板模具在5~25 MPa载荷范围内进行热传导时的温度变化曲线,研究了两者间的传热规律,通过与有限元计算结果的反求对比,获得了不同载荷条件下的界面接触换热系数。研究发现:接触载荷越大,钛合金板料向模具传热越快,模具表面所能达到的最高温度越高;随着时间的推移,模具温度逐渐下降,不同载荷条件下模具的最终温度趋于一致;钛合金与石棉水泥板模具之间的界面接触换热系数随着接触载荷的增大而增大,但当载荷大于15 MPa时,两者间的微观接触状态基本趋于稳定,界面接触换热系数增大的越来越慢。     

热冲压过程中的模内传热现象

为研究热冲压成形过程中的模内传热现象,尤其是模具与板料间换热系数的变化规律,文章提出一个基于界面粗糙度的传热模型。该模型建立了换热系数与接触面粗糙度、硬度、材料导热系数、界面压力等参数之间的关系。同时提出一种非接触式温度采集方法,通过红外成像仪全程记录板料的温度变化,通过逆向分析法推导传热系数的值。结果表明,理论与实验值吻合较好。利用所得结果研究了工艺参数对换热系数的影响规律。     

温度和压边力对高强度硼钢热冲压成形板厚的影响

针对高强度硼钢板热冲压成形过程中厚度分布不均匀的问题,对它的成形过程进行了数值模拟,结合实验研究了初始成形温度和压边力对热冲压件板料厚度的影响规律。结果表明:初始成形温度850℃、压边力70MPa时,材料成形性能较好。在该工艺条件下获得了合格制件,验证了模拟结果的可靠性。     

汽车用金属板料热成形过程中摩擦行为研究进展

以硼钢和铝合金板料为工件的热成形工艺在以实现汽车轻量化和提高碰撞安全性为需求的汽车制造领域的应用广泛。然而,在热成形过程中的高温、高压强的工况下,金属板料与模具之间的摩擦磨损导致板料拉毛、模具磨损和成形偏差,进而影响生产效率。近年来的国内外研究表明,在热成形生产周期内,摩擦行为受到接触界面内涂层、表面形貌和润滑效果下降等因素的综合影响。为了力求更加准确地预测摩擦行为,面向工业应用的摩擦磨损的模拟仿真正从基于接触条件的宏观层面向考虑表面情况的介观层面推进。通过回顾近些年来热成形工艺过程中的摩擦学研究,为厘清研究方向、开展下一步研究提供借鉴。     

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。     

热成形件模具结构的研究与设计

介绍了一种轿车B柱上框加强板热成形件的模具结构及工作原理,该套模具通过控制成形镶块内冷却水的流速等方式将加热后的硼钢板冲压成形,使加热到880~950℃的硼钢板以奥氏体向马氏体转变的最小冷却速度冷却,从而得到强度达1500 MPa的高强度冲压件。重点介绍了模具冷却系统的结构及工作原理。该模具结构实现了硼钢板的热冲压成形及冷却,得到的冲压件面差、止口及孔的总合格率达到95%,无起皱、开裂等质量缺陷,满足了整车对该高强度钢板制件的精度及品质要求。     

基于响应面法的挡风梁冲压回弹预测模型（英文）

以5182铝合金挡风梁成形后的回弹为研究对象,通过单向拉伸试验,获取了5182铝合金板料在不同轧制方向及应变速率条件下的真实应力-应变曲线,并将其引入数值模拟模型,研究了板料成形速度、模具间隙、摩擦系数对5182铝合金挡风梁成形回弹的影响规律并分析了其形成原因。然后根据响应曲面法建立了 5182铝合金挡风梁回弹预测模型,进而通过不同条件下的实验对比,对该预测模型进行了验证。研究结果为铝合金板料回弹的分析提供了新的思路。     

2B06铝合金电磁成形试验研究

为探究航空用2B06铝合金在不同应变速率下的力学性能和电磁成形性能,开展了不同应变速率下的力学性能测试和电磁胀形及翻边试验.结果表明,两种热处理状态下的板材均表现为:随着应变速率的提升,材料的延展性有显著提升,但即使在高应变速率下,T态板材的延展性能仍低于O态板材.随后基于电磁成形平台,进行了指定特征的电磁胀形和电磁翻...     

不锈钢板料塑性成形摩擦机理的研究

介绍了不锈钢板料在塑性成形时的摩擦特点以及润滑剂在不锈钢材料和模具表面的成膜原理。对不锈钢板料在中、高接触压力下的滑动摩擦机理进行了试验研究，比较了使用不同润滑剂时，不锈钢板料塑性成形的摩擦状况。     

硅钢片冷冲凹模的选材与复合强化处理研究

CrI2钢制常规热处理模具使用寿命短，早中期失效严重。试验表明，选用DGJW45钢硬质合金新型模具材料制造该模，经锻造、优化热处理工艺和硼-钒复合强化处理．模具使用寿命提高20～25倍，且硅钢片成品无毛刺，有美观商品表面，推广应用DGW45合金制造硅钢片冷冲凹模创造可观经济效益。     

Self-piercing riveting of high tensile strength steel and aluminium alloy sheets using conventional rivet and die

High tensile strength steel sheets having different strengths were joined with an aluminium alloy sheet by a self-piercing rivet. In the joining, a conventional rivet and die used for aluminium alloy sheets were employed in order to have the versatility for various steel sheets. The effects of the flow stress of the high strength steel sheets and the combination of the sheets on the joinability of the sheets were investigated by finite element simulation and an experiment. As the tensile strength of the high strength steel sheet increases, the interlock for the upper high strength steel sheet increases due to the increase in flaring during the driving through the upper sheet, whereas that for the lower high strength steel sheet decreases. The joint strength for the lower high strength steel is comparatively smaller than that for the upper high strength steel sheet. It was found that the high tensile strength steel sheets below 590 MPa were fully joined with the aluminium alloy sheet even with the conventional self-piercing rivet and die.     

The effect of die materials on the strain distribution in electro-galvanized sheet steel forming

The punch load and strain distribution of two deformed sheet steels, aluminum killed drawing quality steel (AKDQ Bare) and electro-galvanized drawing quality steel (AKDQ E.G.), are examined under the various process conditions including, die materials, punch speed, blank holding force, drawbead height and lubricant. The punch load and strain distribution ot Bare sheet steel forming is higher than that of E.G.sheet steel on the Kirkesite die set and are reversed on the GM 241 die set. The punch load and strain distribution on the Kirkesite die set is lower than those of the GM 241 die set. The changes of punch load and strain distribution ot the deformed cup for two sheet steels are affected by the frictional behavior of each sheet steel. It shows that the changes of frictional behavior having to be considered in the die design.     

Pulse Current Auxiliary Thermal Deep Drawing of SiCp/2024Al Composite Sheet with Poor Formability

The pulse current auxiliary thermal deep drawing (PCATDD) of SiCp/2024Al composite sheets with poor formability was investigated and an integrated high-efficient heating and deep drawing process design was developed to improve the formability of SiCp/2024Al composites. The average pulse current density was achieved at 21.7?A/mm² with temperature of SiCp/2024Al composites reaching around 673?K in the 50?s. The temperature uniformity of the sheet electrified by the high-intensity pulse current and temperature gradients between the sliding core and top flat of female die were investigated to achieve precise temperature control of sheet and die. During electrification, the stainless steel inserts between the sheet and the copper electrodes successfully prevented heat dissipation and promoted temperature uniformity. Meanwhile, the temperature gradients can be efficiently controlled by blowing high-speed air. The workpiece showed good shape retention, surface quality, and high geometry accuracy. The present study has verified successfully the feasibility of process procedure for PCATDD of SiCp/2024Al composites sheet.     

考虑温变效应的搅拌工具磨损有限元分析

根据搅拌摩擦焊接过程材料热物参数温变特性，基于库伦摩擦做功和经典Archard磨损理论，分别建立了6061铝合金薄板搅拌摩擦焊热源修正模型和搅拌工具H13模具钢磨损模型，并嵌入到Deform有限元仿真软件中，模拟了有无考虑温变下搅拌工具的磨损量分布形貌和磨损规律. 结果表明，两种情况下搅拌工具磨损量分布形貌基本一致，温变效应使得搅拌工具和接头材料间力热作用加剧，在焊接过程中，搅拌工具的磨损系数对温变效应的敏感性要大于材料硬度的变化. 考虑温变效应的搅拌工具磨损模型能更加反映其磨损变化规律，具有较高的磨损预测精度.     

Determination of frictional behavior in sheet metals using orthogonal arrays

Frictional behavior of two sheet materials, aluminum-killed drawing-quality steel (AKDQ) and electro-galvanized (zinc) drawing-quality steel (AKDQ-EG), is examined under conditions of varying die material, die radius, crosshead speed, and lubricant. Tests are conducted using a special apparatus designed to measure front and back tension on uniform tensile strip specimens pulling over a circular die, simulating both frictionless and frictional conditions under certain sheet-metal-forming conditions. Use of a specially designed test apparatus with four contact angles for the same test condition minimizes the error associated with the use of single measurements for the determination of friction coefficient. Lubricant and die material play important roles among different factors examined in determining the coefficient of friction. Die radius has the most pronounced effect on the coefficient of friction. Implication of these results on actual sheet forming processes are discussed.     

热处理对EB-PVD制备的NiCoCrAl薄板的微观结构和拉伸强度的影响(英文)

采用电子束物理气相沉积技术制备NiCoCrAl合金薄板,研究热处理对合金薄板的微观结构和拉伸强度的影响。制备态的合金薄板具有柱状晶结构,柱状晶间存在间隙。经1050°C热处理,柱状晶间的间隙消失,从而导致柱状结构间的结合强度提高;新相Ni3Al在合金中析出,这有助于提高柱状结构间的结合强度。热处理后,合金薄板中残余应力减少,证明薄板中柱状结构间的界面结合有改善。柱状结构间结合强度的提高最终导致合金薄板的拉伸强度和伸长率的提高。