材料参数对汽车发动机隔热板冲压成型性能影响

本文利用拉伸试验获得的样本数据,通过冲压性能试验和膨胀性实验,分析汽车用铝合金板材料参数和其成形性之间的对应关系,建立了评估铝合金板胀性成形性和拉深性的指标,为发动机隔热板冲压成形合理选材和预测成形性提供可靠的依据,为其它铝制品零件冲压加工中合理选材和预测成形性提供参考性的依据。     

铝合金板材热成形-淬火一体化工艺研究进展

为解决铝合金室温塑性差和成形后热处理变形的问题,发展起来了一种铝合金板材热成形-淬火一体化新工艺。该工艺是将热处理和热成形在同一工步完成,即固溶后板材快速转移到模具中成形,然后完成模内淬火,最后通过时效来提高其强度。高温成形可提高板材成形性能,模内淬火能够保证其强度和尺寸精度。重点介绍了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺关键技术及最新研究进展,总结了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺实验研究和数值模拟的研究现状。     

气垫式预时效工艺对6016铝合金汽车板性能的影响

利用拉伸试验、硬度测试、杯突实验及差示扫描量热等检测手段,研究了固溶处理后不同停留时间下气垫式预时效工艺对6016铝合金汽车板成形性及烤漆硬化性的影响,并分析其析出特性。结果表明,气垫式预时效工艺可以抑制自然时效的不利影响。固溶处理后室温停放时间越短,气垫式预时效工艺对6016铝合金汽车板冲压成形性及烤漆硬化性的改善作用越显著。固溶处理后室温停放5min的6016铝合金汽车板经160℃×10min的预时效处理后,同时具有良好的成形性及烤漆硬化性,在烤漆过程中析出较多的强化相。     

铝合金环形零件形/性一体化制造技术

铝合金环形零件作为关键连接、传动、回转和支承部件在重型运载火箭贮箱、风电设备的轴承套圈及齿轮环、压力容器和核反应堆的加强圈等重大装备制造领域应用非常广泛.铝合金环形零件的生产是一个高能耗的热加工过程,现有生产工艺主要有两种:(1)厚板轧制-弯卷-对半焊接成形,环件焊接部位缝组织为弱性能区,无法满足在重载、冲击、高低温和强腐蚀等极端恶劣条件下长期稳定服役时的要求;(2)圆铸锭坯-多向锻造制坯-马架扩孔或环件辗扩,工艺流程冗长,辗扩前开坯、锻造和冲孔工序设备资金投入巨大,多次加热导致能源消耗和材料浪费严重,不利于环境友好型生产.深空探测领域铝合金环件存在几何尺度大、形状精度高、结构刚度低和服役环境苛刻等技术挑战,目前已实现Φ3 m～Φ10 m级大型铝合金环件辗扩生产.环件辗扩过程中的传热-变形-组织演变耦合行为使得环坯经历了多场、多因素作用下多道次、连续局部加载与卸载、不均匀变形和微观组织复杂演变历程.为了实现铝合金环件的辗扩成形,一是要使环件自身整体刚性和辗扩过程稳定,即"控稳";二是要使环件直径扩大与截面充填协同进行,同步获得径-轴向尺寸、截面轮廓及几何精度,即"控形";三是要使成形环件达到所要求的内部组织状态和各向性能,即"控性".铝合金环形零件用环坯的制备是铝合金环件辗扩成形及其形/性一体化调控的基础,采用多向锻造变形技术可以有效细化大规格圆铸锭的粗大组织、破碎网状共晶化合物,实现组织改性,为后续辗扩过程提供优质环坯.通过开发铝合金环件双向辗扩智能建模仿真方法和基于力控的铝合金环件双向辗扩工艺路径智能仿真优化方法,解决了矩形/异形截面环件径-轴向变形区不协调、环件刚度弱及辗扩过程失稳等问题,实现了各轧辊运动的协调匹配和基于目标驱动的自动调控.利用辗扩成形后的形变强化和热处理时效析出强化改性技术,可以进一步提高环件强度和消除残余应力,使环件径向、轴向和周向均具有优良的性能.针对现有技术的不足,本文提出了环形零件短流程铸辗复合成形技术,将砂型铸造或离心铸造获得的环形铸坯加热后直接进行辗扩,在热辗扩过程中同时实现环形铸坯几何尺寸精度要求和组织与性能改善,揭示了基于织构演变的铸坯环件在热辗扩成形中的微观组织和性能控制机制,可为铝合金环件及铝基双金属层状复合环件的短流程形/性一体化制造提供理论指导.本文基于铝合金环形零件形/性一体化制造技术的研究现状,从铝合金环形零件用环坯的制备技术、铝合金环件辗扩成形技术和铝合金环件辗扩过程中组织与性能协同调控技术研究等方面做简要评述,着重阐述铝合金矩形/异形截面环件形/性一体化控制的技术挑战,提出铝合金环件制造技术的发展趋势及研究重点,以期推动铝合金环件/铝基双金属层状复合环件短流程制造过程中形/性一体化调控理论与技术的发展.     

温成形中铝合金板成形极限图的预测研究

在铝合金板温成形数值仿真中,成形极限图是判断材料颈缩失效和评价温冲压成形能力的基础.提出了一种温成形条件下铝合金板成形极限图的理论预测方法.采用曲线拟合方法建立了Al5083-O铝合金板应变硬化指数、应变率硬化指数随成形温度的变化规律;采用M-K理论模型,结合Logan-Hosford屈服函数计算获得温成形条件下铝合金板的成形极限图.计算结果与实验数据吻合较好,证实了温成形条件下铝板成形极限图的理论预测方法是正确的.     

铝合金局部热处理技术及其在板材成形中的应用发展现状

铝合金因具有密度低、比强度高、耐蚀性好、回收再生性好等诸多优点,在航空航天、汽车等领域获得广泛的应用。然而铝合金的室温成形性较差,常依靠加热辅助其成形,不仅增加制造成本,降低生产效率,而且严重降低产品表面质量,从而限制其在复杂结构零部件以及高端制造领域中的应用。而局部热处理技术能够有效制备具有梯度性能分布的铝合金差性板,可以改善板材的变形行为和与模具之间的接触摩擦作用,实现调控成形过程中材料的流动时序,从而提高铝合金的室温成形能力。本文系统论述铝合金局部热处理技术的工艺原理及特点,对材料微观组织和力学性能的影响规律,快速加热的实现方式及优缺点,热处理路径的选取、加热温度和保温时间等关键技术,以及在实际板材成形中的应用。详细介绍局部热处理软化和硬化对铝合金板材强韧化的作用和调控机制,对比分析局部热处理提高铝合金板材成形能力的实际效果,从而加快推进该技术在我国高端铝制品加工行业中的实践和应用。     

新型液压成形技术的研究进展

针对我国航空航天、汽车及核电等关键领域对精密零部件的迫切需求,以及目前液压成形技术应用中遇到的常见问题和缺陷,提出研发针对异形空心零件的脉动液压成形技术,和适用于复杂曲面薄壁板类零件的高能率冲击液压成形技术。分别从技术原理、成形机制、工艺设备和应用领域等方面进行了阐述和介绍。研究结果表明,两种新型液压成形技术能够充分发挥控形与控性一体化的优势,避免成形过程中的材料失稳和产品缺陷,显著提高管材和板材的成形能力和成形质量,未来有望在汽车和航空领域得到更为广泛的应用。     

先进充液成形数控液压机及生产线

主要研究先进充液成形工艺及其数控装备在冲压生产线中的技术应用。着重探究了板材充液成形工艺,并以汽车铝合金覆盖件为研究对象,进行了充液成形数值模拟。基于充液成形工艺,研制了高端数控充液成形双动液压机,所研制的液压机具有高精度和高刚度的特点,其配备完整、独立运行、可靠性高的液压系统。采用了电-液数字化联合控制,完成对包括模具系统在内的整个工艺设备系统集中控制,真正实现了机电液及模具工艺一体化集成。天锻压力机有限公司充液成形项目团队,研制开发了以其为中心装备的管板复合式充液成形自动化生产线,同时,基于此生产线对汽车铝合金发盖内板进行了试验验证。该成套生产线的投入使用代表我国具有自主知识产权的先进充液成形生产线迈入国际先进行列。     

铝合金板料冲压成形的模拟分析

以某客车后围下延伸板为研究对象,运用仿真软件分别对铝合金板和低碳钢板进行冲压成形模拟分析,得到在工艺条件相同的情况下这2种材料成形性的差异,以及获得铝合金成形合格产品的工艺条件。     

SUS304不锈钢封装板微冲压工艺研究

为实现不锈钢封装板件的高效率低成本批量化制造,开展了不锈钢薄板微冲压工艺研究.设计了集自动送料、辅助定位、落料、微冲孔以及微拉深于一体的高效、复杂、高精度封装板级进模具装置,分析成形条件对成形质量的影响规律,确定最佳工艺参数.同时,进行了不锈钢封装板抗冲击性能测试.结果表明:采用该复杂一体化级进式微冲压成形模具装置,制造出质量良好的不锈钢封装板件,成形效率可达1 120件/h;在超过47 800 g的超负荷条件下,封装板表面平整,未出现明显变形,能够满足机械性能要求.采用这种高效率微冲压成形技术,能够解决微型构件的尺寸精度,提高微型构件的力学性能,有效降低生产成本,实现了封装板件的高效率低成本批量化制造.     

A Comparative Study on the Production of a Hat Profile by Roll Forming and Stamping

Lightweight design using high-strength aluminum alloys has gained importance due to the continuing need for weight reduction and increasing crash safety requirements in the automotive industry. There are various manufacturing processes available for processing high-strength aluminum alloys. Herein, the production of high-strength aluminum parts by roll forming and stamping based on the example of an AA7075-T6 hat profile is compared. Roll forming represents a continuous manufacturing process, while stamping is a discontinuous process. Different process routes (T6, W-Temper and O) for roll forming as well as for stamping (T6, W-Temper, O and hot forming) are in focus of the investigation. Fundamental differences of the forming processes and the tempering condition are observed and criteria for the choice of the manufacturing process and process route are presented. The temperature-supported process routes improve the poor cold formability of AA7075 alloy and thus enhance the process window. Potential is offered for both manufacturing processes by applying tailored properties achieved through targeted quenching.     

基于结构-工艺协同优化的车门外板冲压成形

目的实现铝合金车门外板结构与冲压成形工艺参数的协同优化,解决零件冲压成形时破裂与过度减薄等问题。方法从材料流动与应力分布等角度入手,对车门的尺寸和形状参数进行优化,同时利用有限元分析软件AutoForm来获取一组最优的冲压工艺参数组合,最终通过产品的工厂试制进行验证。结果铝合金车门外板的冲压成形性大幅度提升,解决了车门外板冲压成形破裂等问题。结论研究结果对大型车身覆盖件的结构设计与冲压工艺有重要的指导意义。     

选区激光熔化成形铝合金的主要缺陷及调控方法

高性能铝合金因轻质、 高强、 耐腐蚀等特点,在航空航天、 车辆工程和海洋工程等领域应用前景广阔.然而,随着铝合金零部件形状和结构越来越复杂,传统成形方式难以满足需求.选区激光熔化(SLM)技术具有一体化成形复杂形状和精密零件的能力,因此在铝合金成形方面具有极大的发展潜力.但是,铝合金具有宽的结晶温度区间、 高的激光反射...     

超混杂纤维金属层板成形方法研究进展

纤维金属层板(Fiber Metal Laminate, FMLs)作为一类兼具金属和复合材料优势的超混杂材料,凭借其优异的性能在航空航天和汽车领域应用广泛,其中商业化最成功的是玻璃纤维增强铝合金层板。首先按照组成金属与增强纤维的种类将纤维金属层板的分类进行介绍,并对其历史背景与研究进展进行了回顾。由于各成形方法涉及的变形机理不同,结合成形过程中几何尺寸和工艺参数对FMLs成形性能的影响,对其回弹、起皱、分层和开裂等成形缺陷和成形难点进行了分析。综述了现阶段国内外自成形、冲压成形、喷丸成形、充液成形和激光成形等技术的发展与应用现状,并对每种技术的优缺点及适用零件的类型进行探究。深入讨论了现有成形技术所遇到的挑战,其中重点对充液成形与冲压成形进行介绍。此外,简要介绍了FMLs在成形过程中的变形机理、变形模式和成形质量。在对各方面因素进行全面分析的基础上,讨论了FMLs成形技术未来的发展方向与挑战,此工作对科研人员未来开发新的成形方法具有一定意义。     

5系铝合金车门内板冲压成形及回弹研究

目的 在整体式车门内板上应用质量较轻的5系铝合金材质以达到新能源汽车的轻量化要求。方法 在工艺设计阶段,采用AutoForm数值分析软件及CAE数值仿真分析技术预测零件的成形难点及回弹趋势;分析整体式车门内板的深度,并提出几种改善零件成形性的方案;根据回弹结果对模具型面进行回弹补偿;对模具加工、调试等重要环节进行深度管控。结果 成功解决了零件9个区域的成形问题。对已量产的铝合金整体式车门内板深度进行了对标分析,提出了将零件的深度由171 mm降低至156 mm的方案,经CAE分析验证,铝合金整体式车门内板的合理深度参考值为150 mm。对钢、铝材质的理论回弹值进行了对比分析,计算出铝合金的回弹值为低碳钢回弹值的2.6倍。结论 通过对该门内板整个开发环节进行管控,形成了一套铝合金车门内板成形、回弹控制的模具开发体系;用首样件验证了整套开发方案的正确性,成功保障了该铝合金整体式车门内板的开发。     

大型薄壁铝合金半球壳体旋压成形工艺研究

为满足航天用大型薄壁球形贮箱壳体整体成形需求,采用冲压预成型和旋压相结合的工艺方法,通过对预成形件形状、旋压轨迹、道次等工艺参数的研究,获得了合理的大型薄壁铝合金球形壳体整体成形工艺,制造出精度符合使用要求的薄壁贮箱壳体。工艺研究结果表明,冲压预成型件的形状、尺寸精度及旋压过程中普旋道次、强旋减薄率均对最终产品成形精度有显著影响。采用冲压预成型与旋压结合的工艺方法能够提高生产效率,发挥旋压工艺和设备的优势,使大型薄壁球形贮箱壳体的整体成形得以实现。     

铝合金弹壳成形及失效分析

随着现代化战争对武器轻量化的迫切需要,高强轻质铝合金弹壳的研制已成为世界各国的重点研究方向。铝合金弹壳成形工艺一般有拉深变薄、挤压和旋压等方法,其在制备成形过程中的失效方式复杂多变,失效原因多种多样。基于自主开发的高强高韧铝合金弹壳,介绍了铝合金弹壳材料制备技术和模具冲压成形技术,综述了铝合金弹壳的成形工艺、失效方式和性能特征,分析了金属弹壳的失效原因和解决措施,展望了轻质铝合金弹壳的发展趋势。     

Formability enhancement of Al 6060 sheets through fiber laser heat treatment

Due to the continuous weight reduction effort in the automotive sector, formability enhancement of aluminum alloys in forming and hydroforming processes is gathering much attention from research institutes and industries. During sheet forming processes, large deformations are desired to obtain complex shapes but these are limited by the appearance of defects such as wrinkling and cracks. To avoid these issues, intermediate annealing heat treatments are often applied as a possible solution. Nevertheless in large components where small details have to be created, local heat treatment through lasers can be cost effective over the furnace treatment of the whole part and it would limit possible geometrical distortion in large components. The following article presents fiber laser process parameters definition on deformed sheets made of Al6060 alloy. Grain structure variation and hardness decrease were studied to correctly select process parameters (laser power, feeding speed and overlapping among subsequent passes) to increase material formability. In addition, a systematic comparison between fiber laser and furnace heat treatment was assessed proving the equivalence of the two methods in terms of achieved mechanical proprieties.     

Cryorolling and warm forming of AA6061 aluminum alloy sheets

Cryorolling is a severe plastic deformation (SPD) process used to obtain ultrafine-grained aluminum alloy sheets along with higher strength and hardness than in conventional cold rolling, but it results in poor formability. An alternative method to improve both strength and formability of cryorolled sheets by warm forming after cryorolling without any post-heat treatment is proposed in this work. The formability of cryorolled AA6061 Al alloy sheets in the warm working temperature range is characterized in terms of forming limit diagrams (FLDs) and limiting dome height (LDH). Strain distributions and thinning in biaxially stretched samples are studied. Hardness of the formed samples is correlated with ultimate tensile strength to estimate post-forming mechanical properties. The limit strains and LDH have been found to be higher than in the case of the conventional processing route (cold rolled, annealed and formed at room temperature), making this hybrid route capable of producing sheet metal parts of aluminum alloys with high strength and formability. In order to combine the advantages of enhanced formability and better post-forming strength than the conventional cold rolled and annealed sheets, warm forming at 250°C has been found to be suitable for this alloy in the temperature range that has been studied.