加热成形中纯钛板与模具间的摩擦行为（英文）

板料/模具间的摩擦润滑条件是影响薄壁钛合金产品成形质量、成形极限和模具寿命的关键因素。利用压缩扭转摩擦方法,结合正交试验设计,改变模具材料、润滑状态、温度和压力等参数,研究热成形CP-3钛板和模具间摩擦因素的变化规律及作用机理。结果表明:影响CP-3板料温成形摩擦因数显著因素为润滑剂、模具粗糙度、模具材料、转速、压力和温度;相对于干摩擦,石墨和Mo S2干膜润滑剂对板料/模具间摩擦的改善效果均很明显,摩擦因数最大降低了0.318;不同参数下Cr12Mo V/CP-3和铝青铜(QA110-3-1.5)/CP-3摩擦因数的变化趋势基本相同,即随模具表面粗糙度和转速的增大而增大,随温度和压力的增加先增大然后减小。     

数字图像相关法在薄板成形极限测定中的应用

成形极限曲线可展现板料在塑性失稳前所能达到的最大变形程度,是板料成形分析中的重要判据。为获得准确的试验成形极限曲线,该文通过刚性半球凸模胀形试验、采用数字散斑图像相关方法对AA6061铝板的成形极限曲线进行测定,得出了成形极限试验测定和极限应变提取的方法;通过对AA6061铝板进行盒形件拉深试验,建立拉深过程的有限元模型,比较了数值模拟和试验测定的极限拉深深度。比较结果表明,数字图像相关方法能够有效获取变形过程中的全场应变信息、搜索临界破裂状态,且能采用曲线拟合方式计算极限应变,避免了人为误差,提高了测量精度。拉深试验表明,所测成形极限曲线对拉深极限具有较高的预测精度。     

成形工艺参数对U形件回弹影响的仿真分析

针对U形件弯曲回弹问题,在Abaqus软件中建立6061铝合金薄板U形件拉延成形二维有限元模型,使用Numisheet’ 2011会议回弹测量方法和成形极限图缺陷判据,研究U形件成形过程中单工艺参数对回弹量的影响,通过L_9(3~4)正交试验获取U形件回弹控制最优工艺参数组合。结果表明:不改变其他成形工艺参数,U形件回弹量随着凸、凹模圆角半径或拉延深度的加大,总体呈上升趋势,随凸、凹模间隙值的减小总体呈下降趋势;U形件回弹量随"凸模-板料"摩擦因数的增大而增大,随"凹模、压边圈-板料"摩擦因数或压边力的增大而减小;成形工艺参数影响U形件回弹量的主次顺序依次为"凹模、压边圈-板料"摩擦因数、"凸模-板料"摩擦因数、凸、凹模间隙值、压边力,以优水平工艺参数组合A_2B_3C_1D_3进行成形模拟,U形件法兰端部最大位移偏移量为0.84 mm,回弹控制效果明显。     

不锈钢超薄板的力学性能及成形极限研究

为了研究三种不同厚度的304不锈钢的力学行为和成形极限,进行了单向拉伸和胀形试验。使用材料力学性能参数建立了刚模胀形有限元模型。结果表明,随着板料厚度的减小,材料的屈服强度先减小后增大,抗拉强度和伸长率先增大后减小,表现出明显的力学性能尺寸效应;超薄板的最大胀形深度和成形极限随着板料厚度的减小先增大后减小,表现出与宏观尺寸不同的变化规律;仿真与试验成形极限曲线较吻合,证明了该模型在预测金属超薄板成形极限上的准确性。     

超声振动效应对TA2钛合金板材力学及胀形性能影响

针对钛合金板材塑性变形能力差的问题,进行了超声振动辅助成形工艺的研究,分析超声振动对钛合金TA2板材力学性能及与接触面之间摩擦系数的影响。在此基础上进行了不同宽长比坯料的超声振动辅助胀形实验,分析超声振动对TA2板材胀形力、极限胀形高度的影响。同时,基于网格应变原理,通过不同宽长比坯料极限应变的测量,建立TA2板材的成形极限图。研究结果表明,选择合适的超声振动辅助成形工艺参数, 不仅可以提高TA2板材变形能力,还可以减小摩擦对板材成形性能的影响,从而有效提高了TA2板材的成形极限。     

Ti-15-3钛合金橡皮成形凸弯边起皱预测

基于ABAQUS／Explicit对Ti-15-3钛合金室温锥杯成形实验中悬空侧壁起皱现象进行分析,通过对零件边缘的皱纹波长和峰高的定量研究,获取较适合Ti-15-3钛合金室温成形侧壁起皱的模拟参数。将Ti-15—3钛合金室温锥杯成形起皱获取的模拟参数,用于Ti-15-3钛合金凸弯边橡皮成形起皱的预测,通过定量比较凸弯边边缘的皱纹波长和峰高,分析不同硬度的橡皮对Ti-15-3钛合金凸弯边橡皮成形起皱的影响。经实验验证,有限元模拟对Ti-15—3钛合金凸弯边上皱纹的模拟与实验结果有很好的一致性。     

6016铝合金板材室温成形性及其数值模拟

通过实验和数值模拟方法研究了6016-T4P铝合金板材在室温下的成形性能。通过刚模胀形实验获得了成形极限图(FLD),通过单向拉伸实验建立了6016-T4P铝合金的室温Johnson-Cook材料模型,并利用ABAQUS有限元软件对刚模胀形实验进行了数值模拟。模拟过程中采用最大凸模力准则和应变失稳准则获得了计算的成形极限结果,并讨论了凸模速度、摩擦系数等对成形极限模拟结果的影响。结果表明:当摩擦系数为0.1,凸模速度为1000 mm·s~(-1)时,模拟和实验结果吻合较好。随摩擦系数的增大,平面应变值增大,成形极限曲线(FLC)垂直向上移动,且摩擦系数的变化对FLC的右侧部分影响较显著;随凸模速度增加,FLC略垂直向下移动,平面应变值减小。进而应用合理的成形参数成功预测了6016铝合金汽车B柱零件的冲压成形效果。     

板材超塑性胀形过程的数值仿真

板料超塑性胀形成形是一种全新的金属成形工艺.用Pare-Stamp2G板料成形数值模拟软件对一个实际成形件的超塑性胀形过程进行了数值仿真,分析了超塑性胀形成形变形过程中成形件的应力、应变、摩擦和厚度分布,研究了超塑性胀形过程中金属变形规律和工艺参数对成形过程的影响.结果表明,Pam-Stamp 2G板料成形数值模拟软件是超塑性胀形成形工艺应用到实践中的有效分析工具.     

在反向压力粘性介质胀形铝、钛合金板实验研究

粘性介质压力成形是一种新发展起来的板金软模成形工艺，其对板料成形性能的影响可以通过胀形实验来检测和评价。文中采用一种具有应变速率敏感性的半固态粘性物质作为传力介质，采用胀形实验研究了在有、无施加反向压力的情况下，铝和钛合金板料的成形形状特征与应变分布，结果表明，粘性介质压力成形，尤其是存在反向压力时可提高板料的成形性能。     

铝合金筒体侧向挤压润滑条件分析及润滑剂配比研究

润滑条件对铝合金筒体凸台侧向挤压成形有着重要影响。通过润滑条件对成形等效应变及凸模载荷影响的模拟、分析得出:当摩擦因数增大时,等效应变、筒壁变形和凸模平均载荷值增加,但凸模载荷波动减小。综合分析后确定:当摩擦因数为0.25时,具有较好的挤压效果。水基石墨润滑剂较适合于铝合金的等温挤压,为获得该摩擦因数,制取5种不同石墨含量的润滑剂,通过摩擦试验分析,确定摩擦因数。试验结果表明:当石墨含量为质量分数18%时,该润滑剂的摩擦因数为0.25,此配比较适合于铝合金筒体凸台的侧向挤压成形。     

Practical determination of friction coefficient of Al 3003 for forming of backward extruded part using simple tip test and inverse finite element analysis

The friction coefficient for aluminum alloy 3003 was determined from a specially designed tip test and finite element (FE) simulations. Measured radial tip distance after the tip test was compared to the FE simulations by iteratively changing friction coefficient and the best fitting friction coefficient was determined. To consider strain rate effect on flow stress response during large plastic deformation, a new combined Hollomon- Voce hardening law was proposed. The friction under three different surface conditions was considered by the proposed inverse FE analysis. The results showed that there was obvious strain rate effect on the predicted punch load in the tip test. Moreover, the different friction coefficients were numerically determined for punch/workpiece and die/workpiece interfaces. Two possible causes of this difference were discussed by the analysis on contact normal pressure and slip velocity distributions of the two interfaces.     

基于ANSYS的钎头壳体温挤压凸模等效应力分析

运用有限元分析软件ANSYS的接触分析,对钎头壳体温挤压凸模进行了数值模拟。从不同摩擦系数和不同转折处圆角半径两个方面,对凸模挤压过程进行了轴对称分析,得到了凸模的等效应力场分布,得出凸模工作的危险区域,确定了凸模和坯料之间的摩擦系数取值在0.1左右,凸模转折处圆角半径取值3mm。结合工业考核,对挤压工艺和挤压模具进行了优化。     

On the influence of workpiece material on friction in microforming and lubricant effectiveness

The frictional behaviors between metal forming tool and three different metallic materials were evaluated using the microforming T-shape test. A mathematical function is proposed to describe the calibration curves for different friction coefficients. Round bars of copper, aluminum and silver of diameter 1 mm and length 5 mm were used as the workpieces to study the material influence on friction factor, m, during unlubricated microforming process through comparison between simulation and experimental results. Furthermore, various lubricants were used with the aluminum and copper to examine their performance in microforming. The results have shown that the workpiece materials not only determine the friction factor, m, during unlubricated microforming, but also influence the performance of lubricants. Lubricant can be completely ineffective and may not produce discernible friction reduction in microforming, unlike in conventional metal forming. By considering the influence of contact pressure on lubricant effectiveness, a novel pressure dependent frictional model and a lubricant evaluation method are proposed.     

变摩擦正反向超塑成形壁厚均匀的TC4钛合金深筒形件

1C4钛合金深筒形件厚度精度要求为(1.6±0.2)mm,据此设计了多种预成形模形状,采用MARC有限元模拟研究不同形状预成形模对最终深筒形件侧壁厚度分布的影响规律及不同预减薄区域的作用.分析预成形模和终成形模的表面摩擦系数分别对成形件壁厚分布的影响,并提出模具型面变摩擦控制厚度分布的方法.结果表明:预成形模对于板料压边部分环形带区域和筒形件底部区域的局部预减薄,对最终侧壁的厚度分布有非常大的改善.同时,合理地增大预成形模的表面摩擦能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高工件最终壁厚分布的均匀性有利.减小终成形模的摩擦,可以使板料趋于整体变形,壁厚分布趋于均匀.根据模拟结果,采用机械加工方法增加预成形模表面摩擦系数,在终成形模表面喷涂BN润滑剂降低摩擦系数.最后,通过正反向超塑成形试验制得厚度分布在1.50～1.78mm范围内的TC4钛合金深筒形件.     

数值模拟外转角半径及背压对纯钛ECAP变形的影响

使用DEFORM-3D软件模拟等通道转角挤压过程中外转角半径及背压对纯钛应力和应变分布的影响,探讨不同R值对材料流动的影响规律。结果显示:当R=6mm时,工件上下表面应力状况较为平衡,从而得到均匀的等效应变分布;当R<6mm时,在外转角形成的死区使材料之间相互搓动,导致工件底部区域出现剧烈畸变,工件不同区域之间的等效应变量差别较大;当R>6mm时,工件上表面与模具内转角之间的相互作用力增加,使工件顶部变形加剧并导致工件等效应变量不均匀;施加背压(pb)后,能有效提高等效应变量;适当的R值与pb匹配可使工件得到均匀的应变分布。     

Finite element simulation on the deep drawing of titanium thin-walled surface part

The deep drawing of titanium thin-walled surface part was simulated based on a self-developed three-dimensional finite element model. After an investigation on forming rules, a virtual orthogonal experimental design was adopted to determine the significance of processing parameters, such as die radius, blank holder force, and friction coefficient, on the forming process. The distributions of thickness and equivalent plastic strain of the drawn part were evaluated. The results show that die radius has a relative major influence on the deep drawing process, followed by friction coefficient and blank holder force.     

金属管接头复合成形过程有限元模拟及实验研究

针对凸筋类金属管接头提出了一种新的管接头复合成形工艺：“缩口－轴压－胀形”复合成形工艺,分析了该复合成形的工艺特点,利用刚塑性有限元方法对复合成形过程进行了模拟,得出了不同时刻的网格变形图和等效应变的等值线分布图,讨论了缩口半锥角和摩擦因子对成形极限的影响,将刚塑性有限元计算的结果与实验结果进行了比较,并得出了一些对生产实际有价值的结论     

点焊拼接板的概率化成形极限图及其应用

成形极限图是评定金属薄板成形性能最为简单和直观的方法,是解决板冲压问题的一个非常有效的工具.本文根据点焊拼接板的特点提出了概率化成形极限图P-FLD,并采用MSC.Dytran有限元分析软件对点焊拼接板的胀形及拉深过程进行模拟研究,得到了点焊拼接板成形时的应变分布.将点焊拼接板的P-FLD和有限元模拟的零件应变分布点结合起来,得到零件应变极限图,从而为初步选材和确定冲压零件的安全裕度提供了参考.     

多孔烧结材料锻造镦粗成形致密的特性研究

粉末锻造是一种新型高性能的精密塑性成形技术，但其成形时的特殊性导致目前缺乏完善的、普遍适应的粉末锻造成形理论。通过对还原铁粉烧结多孔体预成形坯锻造镦粗成形致密实验，研究了不同初始相对密度、不同高径比、不同摩擦条件对预成形坯锻造镦粗成形、致密的影响规律。得到了粉末锻造镦粗的断裂极限准则，绘制出了断裂极限应变迹线，并着重分析了初始相对密度、高径比和摩擦因子对镦粗断裂极限的影响，确定了镦粗成形极限工艺参数曲线。实验研究结果为粉末锻造预成形坯与模具的设计、工艺参数的优化奠定了理论基础，并提供了有价值的实验数据。