铝合金板温成形和热成形技术应用研究

为解决强度高的铝合金板材冷成形时塑性差、容易开裂及回弹量大等问题,铝合金温成形和热成形技术受到关注.对铝合金板温成形和热成形的特点进行了论述,对于5xxx系铝合金,温、热成形可有效提高合金成形性能,实现对形状复杂零件的成形,但强度不会增加;而对于6xxx系或7 x x x系铝合金,采用固溶处理-成形-冷模淬火(HFQ)...     

6014铝合金U形件弯曲回弹

为了控制并减小6014铝合金U形件冲压过程中的回弹现象、提高成形件的强度和力学性能,对6014铝合金试样进行了弯曲实验,对弯曲后的试样进行时效处理并对其进行分析。弯曲实验研究了板料初始温度、模具工作温度、压边力、弯曲后保压时间4个工艺参数对回弹的影响。实验结果表明,影响回弹的主要因素是成形过程中的板料初始温度和模具工作温度,温度越高,回弹越小。通过逐步回归分析得到回弹量θ和板料初始温度T_1、模具工作温度T_2的关系为θ=5.52206-0.00832T_1-0.00231T_2。分析发现,热冲压成形试样与常温成形试样的硬度相差不大,均与原始板材T4态相近。经过时效处理后,热冲压与常温成形试样的硬度均有提高,但前者的提高幅度更大,经过热冲压-时效处理的成形件的强度更高。热冲压-时效后的成形件的力学性能相比于T4态板材稍有降低。     

大直径薄壁管双扩口成形机理与工艺研究

为了研究大直径薄壁铝管双扩口成形机理与工艺,采用有限元模拟和实验相结合的方法,建立了有效的大直径薄壁铝合金管多道次冲压双扩口成形及回弹有限元模型。采用该模型,基于载荷-位移曲线和管件的变形行为对冲压双扩口成形过程进行划分和描述,揭示了其成形机理。研究发现:双扩口成形中主要存在内层不平的缺陷,这主要是管端拱形内层(由直壁段内翻形成)受上模扩口力作用而造成的。该缺陷主要受内翻凸模尺寸参数的影响,采用圆角模内翻,当圆角半径为3 mm≤r≤4 mm时可以获得成形质量较好的双扩口件;采用锥形模内翻,当半锥角60°≤φ70°时,管件不发生失稳,内翻效果较好。     

力-位移分控多点成形帆面回弹的数值模拟

回弹是影响成形件质量的主要因素之一,是板材冷冲压成形必须解决的问题.以帆面为例,采用显-隐式算法模拟力-位移分控多点成形在成形帆面时的回弹现象.对不同板厚t、曲率半径r、帆面参数a的帆面进行回弹数值模拟,结果表明,帆面成形后的回弹在两个帆形上相互影响.其中在大曲率半径方向（y=0边）上的回弹起主导作用,并影响着小曲率半径方向（x=O边）上的回弹.在大曲率半径方向上,曲率半径越小,板厚越大,帆面参数越小,回弹越小;在小曲率半径方向上曲率半径越小,板厚越小,帆面参数越小,回弹越小.     

基于加工图的6082铝合金热成形性能

在Gleeble-1500热模拟试验机上对6082铝合金进行多组热压缩试验,得到6082铝合金在350~500℃和0.01~5 s-1条件下的流变应力数据。根据试验数据建立基于动态材料模型的6082铝合金热加工图,结合压缩变形后的微观组织观察分析,最终获得试验参数范围内6082铝合金热变形的最佳工艺参数。结果表明:保持较高功率耗散效率的加工安全区集中在变形温度430~490℃、应变速率0.1~0.3 s-1的区域,该区域成形时合金主要发生动态再结晶。根据热加工图及微观组织分析,建议在温度440~480℃、应变速率0.1~0.2 s-1范围内选择6082铝合金热成形的工艺参数。     

带筋铝合金壁板蠕变时效成形回弹行为试验

以可时效强化型7075铝合金带筋壁板为研究对象,开展蠕变时效成形试验,利用ATOS三维光学扫描仪对成形试件进行测量,计算出该铝合金带筋壁板的回弹量。同时,采用相同材料的铝合金平板件,在相同的试验条件下开展蠕变时效成形试验,计算平板件的回弹量,并与铝合金带筋壁板的回弹量进行对比分析。研究结果表明,相同工艺条件下,带筋壁板蠕变时效成形后的回弹量为11.2%,远小于平板件的回弹量(平板件的回弹量为53.9%)。这是由于相同曲率条件下,带筋壁板弯曲时尽管蒙皮部分处于弹性变形,但筋条处发生了明显的塑性变形,从而限制了蒙皮的回弹。因此,已有的基于平板件回弹行为的研究不能简单的应用于带筋壁板构件,需要进一步研究筋条塑性变形对构件回弹行为的影响规律,该文对于开展带筋壁板构件时效成形回弹行为研究提供了参考。     

成形温度对铝合金型材挤压-弯曲一体化成形回弹及截面畸变的影响

采用实验与仿真相结合的方法,研究了成形温度对挤压-弯曲一体化成形铝合金方管型材的回弹和截面畸变的影响规律及机理,并与冷拉弯工艺进行了对比分析。结果表明:影响回弹量的主要因素是材料屈服强度与弹性模量的比值,该比值越高,型材的回弹量越大,反之则越小;挤压-弯曲时,材料挤出模口后仍处于温热状态,该比值较低,回弹量比T4态、T6态冷拉弯型材减小约50%和75%。截面畸变由外侧拉应力主导,外侧材料的流动不均匀引起型材截面的变形,而型材内侧表面在弯曲模刚性支撑下的变形相对较小;在挤压-弯曲一体化成形工艺中,材料在高温状态下的均匀变形能力好,在0.15 kN的牵引力下,其中心位置处的截面畸变量相较于T4、T6态分别减小约85%和77%。     

车用6061铝合金U形件弯曲变形的回弹研究

回弹是铝合金U形件的重要加工缺陷之一。本文通过试验研究了变形温度和模具间隙对试件弯曲回弹角大小的影响,并给出了获得最小回弹角的工艺参数。分析了铝合金薄板在弯曲变形后的微观结构,得到了U形件不同位置晶粒的变化特点。结果表明,回弹角的大小随变形温度和模具间隙的增加先减小后增大,且当变形温度为240℃,模具间隙为1.2 mm时,零件的回弹角最小(6°)。     

大尺寸弹丸喷丸成形7B50铝合金材料的变形规律

大尺寸弹丸喷丸成形是一种针对大型整体壁板塑性成形的有效手段。采用正交试验方法对7B50铝合金平板试件开展大尺寸弹丸喷丸成形工艺试验,研究不同工艺参数下喷丸后试件沿弦向和展向曲率半径的变化规律。结果表明:试件在喷丸成形后呈球面凸起变形,且沿弦向的曲率半径小于沿展向的曲率半径;各因素按对曲率半径的影响程度排序依次为喷丸气压>试件厚度>移动速度;曲率半径随着厚度和移动速度的增加而增加,随着喷丸气压的增加而减小;建立了可以反映曲率半径与3个因素之间定量关系的回归方程,可为今后喷丸成形的变形预测提供参考。     

7050铝合金淬火温度场及热应力场的数值模拟

综合考虑了7050铝合金在淬火冷却过程中材料热物性参数和高温力学性能参数的非线性性质,以应力框试件为研究对象,借助非线性有限元软件ABAQUS,对7050铝合金试件淬火冷却过程中的温度场和热应力场进行了数值模拟。结果表明,温度场的数值模拟很好地反映了试件淬火时温度场的分布规律。应力框的变形特征与公认的变形结果相符合。     

5A02铝合金管件磁脉冲冲击弹性介质成形试验

提出管件磁脉冲冲击弹性介质成形技术,研究了放电能量、成形温度、复合成形等对5A02铝合金管件成形的影响规律。室温下,管件的变形程度随着放电能量的增加而增加(放电能量为7 kJ时,膨胀率为24%,壁厚减薄率为22%),并且最大变形位置随着放电能量的增加逐渐向中心靠近(放电能量为7 kJ时,最大变形位置位于中心区域)。当放电能量一定时,调节成形温度(25～150℃),变形管件的最大直径无明显变化,表明在磁脉冲冲击高速率成形过程中,成形温度在25～150℃范围内对5A02铝合金管件的变形影响较弱。探究了室温磁脉冲冲击弹性介质预变形与准静态成形(成形温度为100和150℃)的复合成形对5A02铝合金管件成形的影响,结果表明,复合成形较单独的准静态成形和磁脉冲冲击弹性介质成形更易于使管件获得更大的变形程度以填充模具。     

AZ31B镁合金无模单点温渐进成形回弹影响因素研究

以变锥角圆台件为研究对象,基于渐进成形机理并运用ANSYS/LS-DYNA有限元模拟软件,以成形件的等效应力和成形件中截面的回弹量为主要研究指标,研究了不同工艺参数对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形回弹的影响,重点分析了成形温度、摩擦条件和工具头直径对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形后工件回弹量的影响规律.研究结果表明:当成形温度为250℃,静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1,工具头直径在Φ10 ～ Φ12 mm范围时,最有利于对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形后成形件回弹的控制.     

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。     

热冲压关键工艺参数对零件力学性能影响研究

成形温度是热冲压工艺的一个关键参数,直接影响热冲压零件的力学性能.本文基于热-力耦合弹塑性有限元模型进行了U形热冲压实验,分析了热冲压板料的冷却速率、温度分布,获得了成形温度对热冲压件微观组织、机械性能的影响.结合不同成形温度下的热冲压车门防撞梁准静态弯曲实验和动态冲击仿真,考察了成形温度对热冲压车门防撞梁承载能力的影响.结果表明:成形温度为600℃ ～700℃时可以实现热冲压板料的均匀淬火,其微观组织转变为条状马氏体,抗拉强度超过1400MPa;成形温度为650℃的热中压车门防撞梁兼具高强度和良好的塑性变形吸能能力,综合性能最优,适合用作车身防撞零部件抵抗碰撞变形.     

2219铝合金差厚球壳梯度超低温拉深成形规律

针对铝合金差厚球壳薄厚过渡区易集中变形而导致开裂的难题，利用超低温条件下铝合金伸长率与硬化指数显著提高的双增效应，提出铝合金差厚球壳梯度超低温拉深成形新方法；通过超低温拉深成形工艺装置，在梯度超低温条件下试制了直径为Φ200 mm的2219铝合金差厚球型曲面件；结合数值模拟，分析了差厚球壳梯度超低温拉深成形规律，揭示了薄厚过渡区的变形协调机制。结果表明：超低温下高硬化能力可转移薄厚过渡区的集中变形，并且具有足够的塑性变形能力来承受由厚区约束导致的薄区变形增大；在梯度超低温下，厚薄比为2.0的差厚板的成形性能显著提高，相对常温提高76.4%。梯度超低温成形差厚球壳具有巨大潜力，可为大型差厚薄壁曲面件成形提供新路径。     

铝合金2324蠕变时效成形试验研究

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。文章以可时效强化型铝合金2324为研究对象开展蠕变时效成形试验,考察了厚度、弹性预变形量、时效时间和温度的综合效应对成形曲率半径和材料性能的影响规律,并通过正交多项式回归分析,建立了回弹率与4个试验因素之间的回归方程,为实际工艺参数的优化以及回弹预测提供参考。     

非等温模具对2024铝合金弯曲回弹和残余应力的影响

主要研究了2024铝合金在差温模具下弯曲成形时回弹和残余应力的变化规律。实验中选取板坯温度为25℃室温,凸模和凹模温度分别选取25,200,300和400℃共16组温度组合进行V型弯曲;然后进行板坯、凸模和凹模均为200℃的等温弯曲,并与差温弯曲进行对比分析。研究结果表明:分别提高凸模和凹模的温度均能够减小回弹角和残余应力;在成形结束后,当差温弯曲板坯和等温弯曲板坯开始回弹前的温度相接近时,由于温度梯度和贴模后温升的影响,差温弯曲件的回弹角和内、外表面残余应力及其差值能够达到与等温弯曲数值相近或更小的效果;通过合理控制凸、凹模温度能够使室温板坯获得与高温等温成形时同样较小的回弹和残余应力。     

铝合金典型件热介质成形工艺的数值模拟

将热介质成形工艺用于铝合金典型件的成形,利用有限元软件MSC.Marc对卫星上的不规则筒形件的热介质成形工艺过程进行了数值模拟,研究了铝合金典型件热介质成形过程中温度、液室压力与加载路径对成形结果的影响,优化了热介质成形关键工艺参数.研究结果表明,合适的凸凹模温度、液室压力和压边力可以避免体皱的产生和破裂的发生,并且能...     

中厚板多点成形中回弹的数值模拟

回弹是影响成形件质量的主要因素之一，是板材冷冲压成形中必须解决的问题。以圆柱面和球面件为例，采用显-隐式算法模拟多点成形中厚板时的回弹现象。显式算法模拟加载成形过程，隐式算法模拟卸载回弹过程。模拟中采用Mises屈服准则的双线性各向同性硬化材料模型。对不同板厚和不同变形量的成形件进行回弹数值模拟，分析回弹的趋势和回弹的影响因素。得出：成形件的板厚越大、变形量越大，卸载后的回弹越小。     

热冲压成形工艺参数对硼钢板帽形件回弹影响分析

热冲压技术是指板料在高温成形后进行保压淬火,此过程伴随着温度快速降低,材料屈服强度升高,弹性模量变大,并约在300~400℃时,组织开始由奥氏体向马氏体转变,零件应力应变场逐步改变。最终开模时,零件会产生一定回弹。针对这种复杂的过程,探讨了保压时间、板料厚度等热冲压工艺对于帽形件回弹的影响。通过试验测量了不同热冲压工艺下硼钢板帽形件的回弹量。研究表明,保压时间越长,回弹越小,并最终稳定在一定范围,且板料越薄,回弹减小。