高速列车车头复杂型面铝合金蒙皮成形工艺研究

以中国标准动车组铝合金前端蒙皮件为研究对象,利用数值模拟技术,研究了工艺参数和模具结构对截面深度浅、横纵轮廓尺寸相差大的铝合金蒙皮件冲压成形性能的影响,提出了零件成形控制措施,并通过试验进行了验证。结果表明:增大压边力一定程度上能够改善铝合金蒙皮件的拉深不足缺陷;设置合理结构的拉深筋能够有效消除铝合金蒙皮件的拉深不足缺陷,但拉深筋强度过大容易导致零件拉裂;对于横纵轮廓尺寸相差大的铝合金蒙皮件,变强度拉深筋较等强度拉深筋对零件成形性的控制效果更好。     

汽车门铰链加强板拉深成形模拟及模具设计

结合传统覆盖件拉深成形工艺过程,利用有限元数值模拟研究方法,对汽车门铰链加强板拉深工艺过程进行了数值模拟与分析。对其压料面、工艺补充面及拉延筋进行工艺优化,得到合理的成形工艺,消除了零件成形缺陷。并通过拉深试模对其正确性和有效性进行验证,验证结果表明,优化后的成形工艺可以缩短开发周期,降低开发成本,运用有限元数值模拟技术可以很好地预测复杂形状零件成形。     

铝合金曲面斜法兰罩盖成形工艺的数值模拟与试验研究

研究了铝合金罩盖刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺。通过分析零件的几何特征,确定预成形中间构型的几何形状以及确定合理的冲压方向。基于有限元分析软件Dynaform对成形工艺进行模拟分析,优化成形过程的关键工艺参数,并进行试验验证与优化。研究表明:液室压力及加载路径对充液拉深成形零件质量影响较大,成形所需最大液室压力为15 MPa,充液拉深终成形后的零件壁厚最大减薄率为11.424%,侧壁与法兰没有明显的起皱趋势。试验证明对于该铝合金罩盖零件,采用刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺较传统多道次拉深工艺有明显的优势,可得到表面质量良好的合格零件。     

半马鞍型左右轮罩板成形分析及工艺优化

采用有限元分析软件Dynaform对某半马鞍型左右轮罩板的拉深成形过程进行了数值模拟.首先确定出该零件的合理拉深工艺型面,在此基础上,选取影响其成形质量的主要因素压边力、摩擦系数、拉深筋分布状况为优化变量,通过正交试验,分析零件关键位置的最大变薄率及表面质量情况,对上述工艺参数进行了优化.最后通过实践生产得到了合格的零件,同时该零件的结果能够对类似马鞍型零件的成形方案设计提供参考依据.     

球面形耐热铝合金零件拉深成形工艺研究

耐热铝合金FVS0812板的成形性能差,拉深成形球面形零件更是困难.本文在实验研究的基础上提出了一种新型的拉深成形工艺,即包覆拉深,采用该工艺成功拉深出相对厚度小的球面形耐热铝合金零件.该工艺可以有效地防止皱曲和破裂的产生,可以使板料的变形均匀分散,从而提高板料的冲压成形性能.包覆拉深工艺是一种适合于低塑性材料拉深成形的工艺方法.     

轿车加油口盖多工步成形工艺数值模拟及优化

加油口盖为轿车外覆盖件之一,具有成形深度浅、材料薄、表面质量要求高、刚度大的特点。按照通常的落料—拉深—压弯的成形工艺无法保证表面质量与刚度的要求。采用预拉深—落料—拉深—压弯的多工步成形工艺,可以提高零件的成形质量。选定预拉深高度、预拉深压边力、终拉深压边力、摩擦系数为影响因素,进行了正交试验设计。通过有限元软件对该成形方案进行了多工步数值模拟。通过比较两种成形方案所得零件的质量,验证了多工步成形工艺的有效性。     

2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管零件的双层板液压拉深成形工艺北大核心CSCD

为解决某国产飞机上某2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管零件在传统落压以及蒙拉中容易产生的破裂、起皱、表面质量差等问题,采用液压拉深工艺,综合考虑尾椎上壁板半管零件的马鞍形脊线在成形过程中导致的局部失稳现象,借助双层板辅助成形的思想,解决了零件尾部流料问题。利用有限元软件建立了有限元模型,对2024铝合金薄壁马鞍形尾椎上壁板半管蒙皮件的双层板液压拉深工艺进行了数值模拟。通过模拟分析,结合双层板液压拉深成形过程中对辅助板料的要求,确定了辅助板料的屈服强度的范围;根据材料变形能力和零件结构形状,优化了充液加载时的最大液室压强。模拟得出的最优结果为:辅助板料的屈服强度应在174 MPa以上,最大液室压强为15 MPa。最后对模拟结果进行了实验验证,试制出了合格的马鞍形尾椎上壁板半管零件,为此零件的成形提供了一套符合工业生产要求的工艺方法,对此类形状零件的成形具有很大的借鉴作用。     

复杂半管零件的充液拉深成形工艺设计

针对当前复杂半管零件成形难、成形质量差的问题,采用充液拉深成形工艺解决复杂半管零件的成形难题。在采用正交试验以及数值模拟软件的基础上,根据对不同试验方案模拟结果的壁厚分析,得到了复杂半管零件充液拉深成形的最佳成形参数,即液室压力为15 MPa、凹模圆角半径为15 mm、凸模摩擦系数为0.1、凹模摩擦系数为0.1。建立了以抛物线形过渡工艺补偿面的凸模端口结构模型,确定了最优液室压力加载路径为PPB方式,并对5A02-O态铝合金板材充液拉深成形的复杂半管零件进行了工艺试验验证。结果表明,充液拉深成形工艺可有效地解决复杂半管零件的成形问题,成形出零件的最小壁厚为1.65 mm,满足工业要求。     

汽车门外板B柱冲压表面缺陷控制方法

针对汽车外覆盖件在冲压过程中的表面缺陷现象,以某车型前门外板为对象,研究了门外板B柱表面缺陷的控制方法问题。首先介绍了表面缺陷产生的主要原因,然后从压料面造型、工艺补充面造型、拉延筋造型3个方面优化拉深冲压工艺,利用Autoform软件对工艺优化前后零件的表面缺陷程度进行预测比较;最后对B柱边口局部模面进行补偿,将边口曲面曲率半径减小至4000～8000 mm以内,并对理论与实际补偿模面的曲面质量进行检查,以确保补偿曲面质量。结果表明,均匀的拉深工艺面造型以及对B柱进行局部模面补偿可以有效地控制门外板B柱表面缺陷,为研究表面缺陷控制问题提供了一种参考思路。     

基于冷冲拉模具设计的DYNAFORM模拟

基于有限元法建立的DYNAFORM用于模拟钣金成形工艺,对拉深、冲压模具的拉深过程进行数值模拟,通过观察零件图、FLD图、零件厚度变化图、零件应变图,预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度和表面质量来获得在拉深过程中的可行性和模具设计的合理性,从而评估板料的成形性能和产生各种缺陷的原因,以及采用的预防措施,为板金成形工艺及模具设计提供技术支持。     

铝合金筒形件磁脉冲辅助冲压成形试验研究

针对铝合金筒形件传统拉深成形中由于成形性差容易出现拉裂问题,采用拉深预成形和磁脉冲辅助成形相结合的方法对5052-O铝合金板材进行筒形件成形性试验研究,探索磁脉冲辅助冲压成形工艺提高材料成形性的可能性。并研究应用磁脉冲成形减小预成形筒形件圆角半径的工艺可行性。结果表明:与普通冲压相比,磁脉冲辅助冲压成形能够提高材料的成形性,且提高放电电压和增加放电次数能增强圆角的再变形能力,圆角变形更加均匀。普通拉深筒形件减薄最严重部位出现在筒壁和圆角相接处,而磁脉冲辅助冲压成形筒形件有两个减薄严重部位:侧壁与圆角相接处和筒底与圆角相接处。     

采用冷胀形工艺降低2219铝合金环的淬火残余应力

通过固溶时效工艺可以显著提升2219铝合金的力学性能，但在淬火过程中会产生较大的残余应力，对其尺寸稳定性、疲劳强度、应力腐蚀等性能产生不利影响。为降低2219铝合金环件的淬火残余应力，在淬火和人工时效之间引入冷胀形工艺。首先，采用有限元法模拟分析了2219铝合金环淬火、冷胀形后残余应力的数值及分布规律。其次，采用钻孔法测量了环在淬火、人工时效和固溶-冷胀形-人工时效后的残余应力。研究了冷胀形工艺参数对残余应力数值和均匀性的影响。结果表明，引入冷胀形工艺可以使2219铝合金环件淬火残余应力降低85%以上。     

2219铝合金直流正极性A-TIG焊接技术

提出了一种用于2219铝合金焊接的新方法,焊前在待焊表面预先涂敷一层除气去膜活性剂,实现了2219铝合金的直流正极性焊接. 研究不同的活性剂浓度对2219铝合金直流正极性活性TIG焊(A-TIG)焊缝表面成形、气孔缺陷、微观组织以及力学性能的影响. 结果表明,当活性剂浓度为10%时可以获得无气孔缺陷、表面成形和力学性能良好的2219铝合金直流A-TIG焊缝. 与变极性TIG焊相比,焊接过程电弧稳定性好,热输入小,焊缝质量优异.     

耐热铝合金的研究及应用现状与展望

针对2219铝合金激光镜像焊接过程,建立激光镜像焊接过程热-流耦合模型,对匙孔动态特征进行定量求解与分析. 结果表明在激光镜像焊接过程中,两侧匙孔迅速耦合并保持小幅度波动. 匙孔耦合前,两侧匙孔横截面面积差异较小,最多相差仅0.35 mm²;匙孔耦合后,匙孔横截面面积持续增加,并于120 ms后在一定范围内波动. 热输入的增加会导致匙孔的耦合程度增大,并提高匙孔稳定性,其中激光功率对匙孔耦合区域影响较大,焊接速度对匙孔开口面积影响较大,基于上述规律总结出针对6 mm厚2219铝合金镜像焊接试验的优化焊接工艺窗口.     

2219铝合金FSW/VPPA交叉焊缝气孔缺陷

2219铝合金在搅拌摩擦焊（FSW）后,进行变极性等离子弧焊（VPPA）十字交叉焊接,其交叉接头存在气孔缺陷.针对6 mm 2219铝合金进行FSW/VPPA交叉焊接试验,探究了交叉焊缝的气孔类型,分别对比不同FSW热输入量、不同的VPPA焊接速度对交叉焊缝气孔缺陷程度的影响.结果表明,FSW热输入量越大,交叉焊缝气孔缺陷程度呈下降趋势,这与FSW过程产生瞬时空腔有关;而VPPA焊速越大,交叉焊缝气孔缺陷程度呈上升趋势.因此,为了抑制FSW/VPPA交叉焊缝气孔的产生,可以对FSW过程进行惰性气体保护、适当地提高FSW热输入量以及降低VPPA焊接速度.     

基于韧性断裂准则的铝合金板材成形极限预测

为了准确地预测铝合金板材成形极限，将韧性断裂准则引入到数值模拟中。在数值模拟获得的应力应变值基础上，采用简单拉伸试验和数值模拟相结合的方法确定了韧性断裂准则中的材料常数，并应用该韧性断裂准则预测了铝合金LYl2(M)的圆筒件拉深和半球形凸模胀形的成形极限。预测结果与实验值吻合较好，该韧性断裂准则能够预测铝合金板材成形极限。     

焊接工艺参数对10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝质量和性能的影响

以国内新一代运载火箭某模块共底贮箱中最厚的10 mm 2219C10S铝合金对接焊缝为对象,研究了焊接工艺参数对10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝质量和性能的影响。结果表明,从焊缝表面成形可以看出,搅拌头转速的选择对焊缝质量具有重要影响,当搅拌头转速n≥250 r/min时,焊缝表面均出现不同程度金属擦伤缺陷,而当搅拌头转速n=200 r/min时,较大焊接速度范围内均可得到表面成形良好的焊缝。通过焊缝组织形貌分析,当n≥250 r/min时,接头焊核区存在“焊核凸出”现象;当n=200 r/min时,焊核呈现典型的“哑铃形”,与焊缝表面成形规律一致。不同条件下接头显微硬度呈典型的W形分布,但随着焊接速度的增大,接头显微硬度平均水平逐渐升高。接头力学性能试验表明,接头抗拉强度均在310 MPa以上,断后伸长率稳定在7.0%～7.5%范围内,接头断口呈典型的韧性断裂。创新点： 研究了10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺;确定了对接头质量和性能具有较大影响的工艺参数;得到了可获得良好接头性能的工艺参数范围,为后续该技术的工程化应用奠定基础。     

双丝焊铝合金平板残余应力梯度超声波法建立

在假设无限小波叠加在各向同性变形弹性体基础上,推导了超声波法应力测量的理论基础声弹性方程,特殊条件下简化出临界折射纵波声弹性方程.建立了超声波法焊接残余应力测量系统,选用对应力敏感的临界折射纵波作为测量波形,对20 mm厚X坡口双丝焊对接2219铝合金平板纵向残余应力场梯度进行了测量,获取了纵向残余应力场引起的声时差信号分布,用MARC软件计算了铝合金残余应力场纵向应力的分布,与声时差信号的趋势进行了对比,趋势符合.为超声波法重建焊接残余应力场作了准备.     

反胀压力对铝合金球底筒形件充液拉深过程的影响

充液拉深工艺是一种先进的板材柔性成形方法。结合航天部件的实际需求,通过数值模拟的方法,对5A06铝合金球底筒形零件的初始反胀充液拉深成形过程进行了研究。应用基于LS-DYNA3D内核的动力显示分析软件eta/Dynaform5.5,分析了液室初始反胀压力与液室压力对零件壁厚分布以及起皱、拉裂等缺陷的影响规律,讨论了反胀压力与液室压力的匹配关系,得到了合理的加载区间。结果表明,采用优化的初始反胀压力和液室压力耦合加载条件,可以有效的抑制零件球底部的过度减薄,控制悬空区的内皱,提高零件成形质量。