基于ABAQUS的铜钢复合板弯片冲压模拟与模具设计

某铜钢复合板弯片由于弯曲半径小,在冲压成形中易出现开裂和褶皱问题。本文采用ABAQUS三维有限元软件模拟了复合弯片热成形,分析了模具圆角、拉深模具间隙对复合弯片的成形应力及厚度的影响,确定了模具参数,并进行了弯片成形试验。结果表明:增大凹模圆角可以降低复合成形应力及厚度变化;在拉深间隙1 mm时可以得到较低的成形应力及厚度减薄;模拟的复合弯片成形厚度变化与试验成形的弯片厚度变化基本一致。     

高强度钢热成形模具及温度控制系统研究

高强度钢热成形的核心技术包括模具结构设计和温度控制系统设计两部分,而板料加热变形后的淬火和冷却速度是该工艺成败的关键。因此,亟须研发能实现最佳淬火和冷却工艺的模具及相应的温度控制系统。以带凸缘的盒形件为研究对象,首先计算了热成形模具的凸、凹模圆角半径和凸、凹模间隙,然后进行了热成形凸模、凹模以及压边圈具体结构和冷却水路的设计,最终研发出了热成形模具温度控制系统的自动控制方案和装置。     

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。     

5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的数值模拟

借助ABAQUS有限元分析软件对几何形状复杂的5CrNiMo钢挤压模具淬火过程的温度场及热应力场进行数值模拟.计算综合考虑了非线性的材料热物性参数、力学性能参数、表面换热系数及相变潜热的影响.研究表明,淬火初期,工件表面与心部仅存在较小的温差,随淬火时间的延长,该温差不断增大,淬火约5s时,该温差达到最大值,此时表面温度虽已降低到192℃,但心部温度仍高达780℃,此后该温差不断减小,淬火约460s时,工件表面和心部温度趋于与介质相同的温度(20℃);淬火过程的热应力变化在工件内外表现为不同的特点,对于表面和心部节点,其主要表现为:表面先呈拉应力后呈压应力,心部先呈压应力后呈拉应力.     

锌锭模应力数值模拟及裂纹位置分析

针对锌锭模在浇注冷却过程中因裂纹而失效的问题,利用有限元方法,分析了锌锭模的温度场、应力场及其变化。结果表明模具的热应力为复杂的三向应力,各部分的热应力并不相同,模具上和锌液接触的内表面温度较高,其热应力为压应力,与水接触表面温度较低,其热应力为拉应力。模具上产生裂纹的部位其热应力远小于材料的抗拉强度,说明模具是因疲劳而产生裂纹;通过对比发现,裂纹并不一定在最大应力部位,一般是在应力较大同时模具自身组织性能较差的位置。因此对锌锭模进行应力分析,可以有效预测裂纹可能产生的位置,为模具设计和制造提供理论参考。     

超高强度钢板热成形板料温度的解析模型研究

在淬火热冲压工艺中,超高强度钢板在热冲压过程的传热情况直接影响着板料的塑性成形能力及成形零件的力学性能.本文运用传热学基本理论对淬火热冲压成形过程中的传热进行分析,根据其传热特点将钢板与外界的传热过程分为3个阶段:与空气传热、与模具传热以及与空气和模具混合传热,建立了各阶段的解析模型,然后通过热冲压成形试验对该模型的正确性进行了验证.结果表明,热冲压过程中钢板温度呈指数变化,所提出的解析模型与试验研究结果吻合,能够比较真实地反映钢板温度的变化规律,为淬火热冲压成形工艺的深入研究与应用提供必要而可靠的依据.     

基于数值模拟的机匣锻模堆焊再制造分析

采用Deform-3D有限元分析软件模拟了机匣锻件成形过程,研究了机匣锻模的温度及应力分布,分析了成形过程中模具出现的压塌和开裂等缺陷,提出了双金属梯度堆焊修复模具的方法。结果表明:有限元模拟结果与实际较为相符;上模最大温度与最大应力均在中间过渡圆角区,最高温度为678℃,最大等效应力为1830 MPa;模具表面及以下20 mm内的区域,应力较大,温度较高,应在此区域采用双金属堆焊的方法修复模具。     

基于ABAQUS曲底槽型件热冲压成形模拟分析

在超高强度钢板热冲压成形工艺中,能准确预测板料的温度场与模具的受力状况,对工艺制定与模具的优化具有重要意义。通过ABAQUS模拟软件建立塑性体热力耦合有限元模型,对热冲压过程进行模拟仿真,分析板料与模具的温度场以及模具所受的作用力。研究结果表明:板料转移时间控制在10 s内较好;在成形过程中,制件法兰与侧壁部分温度分布均匀且基本一致,制件法兰与侧壁部分的温度低于制件底部部分的温度;为保证模具强度,凸模圆角处及底部、凹模入口圆角处及底部的冷却水道直径及密度应较小,并且应适当增大水道与底部表面的距离。     

重型汽车推力杆球头精密挤压成形过程数值模拟

重型汽车推力杆球头的精密挤压工艺是一项新工艺,为改善球头挤压成形时的整体质量,利用Deform-3D数值模拟软件,研究模具间隙大小d及模口圆角r对球头变形过程中的流动特性及成形效果的影响,并对两者进行优化。在有限元分析过程中,改变凸凹模间隙大小及模口圆角尺寸,模拟在一定的边界条件(毛坯温度、模具温度、冲头速度)下,模具结构(凸凹模间隙、模口圆角)变化对球头挤压力、成形效果、应力分布及模口处金属流速等因素的影响,并通过物理模拟试验验证。研究结果表明:当凸凹模间隙d=2.5mm,模口圆角尺寸r=6mm时,球头整体质量最佳。     

连续热冲压中热物性参数的研究

以U形件热冲压为例,通过数值模拟、正交试验和函数拟合研究了连续热冲压中模具温度的变化规律以及模具导热率、工件与模具间接触换热系数和冷却水对流换热系数对模具温度的影响。结果表明:连续热冲压U形件时,模具温度在波动中上升,达到热平衡时,波动幅度不再变化。模具温度越低,对工件淬火越有利。增大模具导热率与冷却水的对流换热系数可以降低模具温度;增大工件与模具间接触换热系数,模具温度上升,U形件冷速呈抛物线变化,通过计算可以确定接触换热系数的合理取值范围。     

基于数值模拟的叶片模锻模具应力分析

采用有限元数值技术结合叶片实际模锻成形过程,分析了锻模应力、温度分布及模锻过程中出现的锻件缺陷、应力集中等问题。结果表明:叶片锻件主要缺陷为折叠,出现在叶根与叶冠过渡圆角处;最大等效应力及应力集中出现在叶根底部圆角处,应力分布随着距该位置距离的增加而减小;较大的过渡圆角半径有利于消除或减少折叠缺陷,同时缓解模具应力集中;叶根底部圆角半径由5 mm增大到12 mm,能阻止裂纹的产生,延长锻模寿命;有限元模拟结果和实际结果较为吻合。     

预成形毛坯过渡圆角半径对气门终锻成形过程的影响

采用数值模拟与实验相结合的方法,对气门毛坯的楔横轧-模锻工艺过程进行研究,依据气门毛坯楔横轧成形工艺及终锻成形工艺的要求设计了不同过渡圆角半径的预成形毛坯,采用有限元软件进行数值模拟。分析其成形工艺过程中坯料的金属流动规律、不同过渡圆角半径的坯料所需最大成形载荷,并研究成形过程中坯料与凹模的接触情况。研究结果表明,与锻件过渡圆角相比,毛坯圆角半径与锻件圆角半径越接近,综合效果越好;当毛坯圆角半径过小时,所需的成形载荷也较小,但毛坯过渡圆角处的氧化皮难以清除,且会出现较浅的挤压痕迹;当毛坯圆角半径过大时,成形载荷也越大,产生严重的挤压痕迹,使模具产生严重的磨损,从而降低模具的使用寿命。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

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。     

典型热冲压件成形工艺研究

为了满足汽车轻量化的要求,对超高强度钢板热成形进行了研究。利用ABAQUS软件建立了热力耦合模型,研究了模具初始温度、冲压速度对冲压过程板料厚度、应力应变的影响。结果表明:凸模圆角区最容易拉裂;随模具温度的增加,板料最小厚度先增加后减小;随冲压速度的增加板料最小厚度减小,且冲压速度对板料厚度变化影响更大。模拟结果与实验结果相符合,这能为实际冲压过程提供理论基础。     

关于模具在热处理中的变形问题

<正> 模具变形的原因及某些规律 模具在热处理中的变形,主要是由于热处理应力(热应力和组织应力,以及组织不均匀而引起的应力)所造成的。就产生时期而言,有的是淬火时产生的,称为淬火变形;也有的是在热处理后的放置时间内产生的,称作时效变形。就产生的形式特点来看,模     

Cr12MoV冷作模具失效分析

对Cr12MoV作模具开裂的原因进行了分析。结果表明:模具锻造不充分,残留了带状碳化物,使模具淬火加热时奥氏体成分不均匀,淬火冷却时产生过大的组织应力和热应力,造成模具早期开裂。     

残余应力的利弊及其去除方法

钢铁零件淬火时由于从奥氏体化温度急冷而产生热应力,由于在Ms点以下的马氏体转变而产生相变应力。热应力使零件表面产生残余压应力,而相变应力则使零件表面产生残余拉应力。很好地利用热应力并尽量减少相变应力能有效地防止淬火开裂。从奥氏体化温度急冷的速度越快产生的热应力越大;在Ms—Mf间的冷却速度越慢产生的相变应力越小。因此在Ms点以上温度时     

超高强钢板U形件热冲压回弹研究

建立了U形件热冲压有限元模型,探究了板料加热温度、模具间隙和保压淬火时间对热冲压制件温度场及回弹的影响,研究了残余应力与回弹的关系。结果表明,随着坯料温度的上升成形件回弹量不断减小,且在700℃左右回弹完全消失;模具间隙对回弹的影响较为复杂且无明显规律,随着保压时间的增加,回弹量先减小后几乎保持不变,最佳保压时间为5~8 min;残余应力是产生回弹的主要原因,残余应力形成的力矩越小回弹也越小。     

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。