超高强度钢板热冲压及模内淬火工艺的发展现状

超高强度钢板热冲压技术是将板料热加工和淬火工艺相结合的一项较新的复杂成形技术。它使超高强度钢板具有较小的变形抗力、塑性好、成形极限高,而且成形零件的精度和强度较高。该技术生产的零件使汽车轻量化后仍能满足碰撞安全性能。介绍了超高强度钢板的种类及相应热冲压技术的关键技术,概述了热冲压技术实验研究及数值模拟研究的主要内容及其现状,并对热冲压技术存在的问题进行了评述,对未来发展的内容和重点研究方向进行了展望。     

材料特性对锆合金带材冲压成形影响的数值模拟研究

锆合金带材是核电中常用结构材料,影响其冲压成形性的因素有很多。本文采用有限元模拟的方法,结合典型的冲压件结构,重点研究材料性能参数对锆合金带材冲压成形的影响。结果表明,工件接近底面圆角处厚度最小,减薄最多,为最容易开裂位置;冲压过程有限元模拟预测裂纹位置与实际相符,在凸模圆角处为双向拉伸;在凹模圆角处介于纯剪切与单向拉伸之间;在近凸模圆角位置为单向拉伸而后转为平面状态,到达破裂区。当材料各向异性参数r值一定时,随着硬化指数n值增大,壁厚减薄越少,壁厚分布更均匀;n值一定时,塑性应变比各向异性度Δr较小的带材冲压时破裂倾向也较小。所以控制带材的硬化能力和各向异性行为可改善带材冲制性能。     

冷冲压单调变形与非单调变形应力计算

冲压时毛坯内部的应力与应力分布,是确定冲压工艺参数、设计工艺过程和冲模、分析和解决冲压件质量问题的基础,也是冲压变形理论研究工作中最基本的任务。虽然目前有各种塑性力学的理论方法可用来解决这类问题,并形成各种学派[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6],但因为在计算过程中不得不引入的一些简化(如塑性条件、平衡条件、硬化、毛坯尺寸变化等方面),常常可能造成较大的误差,尤其是在形状复杂的零件成形时,在计算上又可能碰到不易克服的困难,使理论分析方法的运用受到很大的限制。为了解决这个问题,本文提出根据冲压时毛坯各部分尺寸变化的结果,利用变形力学的基本原理确定变形毛坯各部分所受应力的数值与分布规律的方法。在一般情况下,根据全应变理论,三向应力状态下的应力与应变之间存在有如下关系     

砂土材料状态相关临界状态各向异性模型

考虑材料状态对砂土临界状态的影响,采用宏细观结合的方法建立了砂土的各向异性模型。将新的各向异性状态变量引入砂土模型的临界状态方程,增加了各向异性参量、应力状态和应力与材料组构方向关系3个因素对临界状态的影响,扩展了砂土材料状态相关的概念。随应力状态和应力与材料组构方向几何关系变化,π平面上模型的临界状态线、相变状态线和峰值状态线的形状和位置自然产生变化,各向异性越大,状态线偏离的静水压力轴也越远,形状变化也越大。模型的剪胀方程和硬化规律也是状态参量函数,随细观参量的变化,细化和量化了砂土物理状态变量对剪胀性及硬化规律的描述。模型用一组参数可以描述较大围压和密度范围砂土各向异性强度-变形的力学响应。     

考虑剪切毛刺影响的高强钢冲压边部破裂缺陷数值分析方法

基于冲压边部受拉时与单拉一致的应力应变状态,设计了改进的单拉实验,研究了剪切毛刺对高强钢板边部变形能力的影响规律。实验表明:随着毛刺高度增大板材边部变形能力呈下降趋势,解释了冲压边部在变形没有达到正常最大变形能力就发生破裂的原因。提出了改进的冲压边部破裂数值分析方法,从而解决了传统方法不能准确预示边部破裂的问题,并开发了专用数值分析软件,通过对某汽车排气管支架翻边工序进行分析,证明了该方法可行且有效。     

超高强钢盒形件热冲压工艺的实验研究

以汽车用钢22MnB5为例,研究其热冲压工艺。对制得的热冲压件进行力学性能、硬度、金相组织分析,通过调整热冲压工艺参数,制得抗拉强度约1600MPa、延伸率约10%、硬度约450Hv、微观组织为板条状马氏体的超高强度钢板件。     

曲面零件的成形分析与工艺参数的确定

一、前言各种曲面零件的成形在冲压生产中占有相当大的比例。成形中毛坯的变形特点和应力数值与分布的规律都不同于圆筒形零件,所以不能作为一般的拉深变形看待,而且各种冲压工艺参数(如成形的极限、压边力等)的确定和冲模设计的原则也都有它自己的特点。     

各种冲压变形的分析与分类

由于冷冲压加工方法具有十分突出的经济技术特点,它在各种工业部门的发展十分迅速。在生产中出现了越来越多的冲压成形方法,其名称叫法也是五花八门,在研究工作上造成一定的混乱,影响冲压技术的发展。苏联等国家多把冲压成形方法划分为:弯曲、拉深、成形等三类。这种分类方法从变形力学理论角度看是非常不合理     

基于不同加固方式的RC梁加固性能试验对比研究

交通建设快速发展的同时,随着桥梁服役时长增加和各种内外在因素的综合作用,大量的桥梁面临加固改造.基于RC梁的截面受力特点,难以避免的截面开裂往往导致结构刚度和承载力下降,并使其耐久性恶化.粘贴板材是RC梁工程加固最常用的加固方式,不同板材所起的加固效果亟待深入研究.研究开展了8根RC梁粘贴板材加固试验,分别为裸梁、粘贴碳纤维布、碳纤维板和钢板,采用两点加载至构件破坏.基此分析不同加固方式下RC梁的应变特点、变形性能、极限强度和破坏模态等受力性能,综合比较不同加固方式的加固效果.研究表明:在防腐措施得以保证的前提下,RC梁粘贴板材的加固效果依次为碳纤维布劣于碳纤维板劣于钢板.     

使用不同材质冲压模具的生产成本分析比较方法

硬质合金模具在冲压生产中的应用越来越多,由于目前缺少相关的经济性分析方法,因此在选择时存在很大的盲目性。通过对冲压生产过程进行综合分析,推导出计算生产冲压件成本的基本方法,并编写出相应算法。用这种算法可以分别计算出使用钢制模具和硬质合金模具的冲压件成本,然后根据成本曲线找出经济临界点,对于指导模具选择和降低冲压件成本具有重要的意义。     

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。     

裂纹柔度法在回火高强度结构钢应力分析中的应用

提高高强度结构钢板的残余应力的测试精度,可以更好地评估回火工艺的有效性,使产品更加安全可靠.常用的残余应力测试方法(如钻孔法、X射线衍射法等)只能测定钢板外表面及浅层的残余应力.采用裂纹柔度法分析回火钢板的残余应力,对Q550D钢板不同回火工艺状态下的应力松弛效果进行了测试.结果表明,裂纹柔度法能够测定钢板全厚度范围内残余应力释放过程中产生的应变,从而判断其应力分布情况,而且这种方法比钻孔法及X射线衍射法更加敏感和精确.     

板材多点成形隐式算法数值模拟专用软件及关键技术

板材大多点成形过程中的受力状态、接触边界以及速度边界条件等与传统的冲压成形有很大的不同,起皱、回弹等现象都有新的特点,而且产生了压痕等新的成形缺陷,商业软件的计算结果不理想。为对多点成形进行准确数值模拟,开发了板材多点成形数值模拟专用软件。采用基于ＵＬ隐式格式的弹塑性大变形有限元方法,解决了隐式算法迭代收敛以及回计算等问题,提出了处理多点不连续接触边界的接触单元技术与径向返回方法以及计算弹塑性应力     

平面应变条件下土的非共轴变形特性

从理论上探讨了平面应变条件下土产生非共轴变形特性的原因;结合试验结果分析了土的起始各向异性和应力状态变化对土的非共轴变形特性的影响.结果表明,应力方向的变化(即主应力轴旋转)是引起非共轴性的主要原因. 更多还原     

杠杆块级进模的设计与研究

在对杠杆块进行冲压工艺分析的基础上,根据冲压件材料以及生产批量进行排样设计,制定模具结构方案,给出了关键部件的设计．采用两组斜楔机构设计弯曲部分,给出模具的加工工艺和压力中心计算结果,并对关键部件进行应力应变分析．分析结果和生产验证均表明,模具结构合理,制件成型性能较好．     

板料冲压回弹及控制

回弹是板材冲压成形过程中不可避免的加工现象,直接影响到冲压件的尺寸精度和零件最终形状。本文在对板料冲压回弹现象及原理分析的基础上,系统地归纳了板料回弹的各种方法,并从补偿法、热处理法、校正法、过度弯曲法、加热弯曲件法等方面提出了减小和消除回弹的措施。     

超高强度钢板冲压件的激光点焊性能

选取高强度硼合金钢板EN-10292-TL4225,采用先进的激光点焊连接技术,利用优化的焊接参数,实现了这种钢板的热成形超高强度冲压件之间的优质连接。对激光点焊接头做了金相试验和搭接试样拉伸试验,并利用扫描电镜对拉伸断口进行了研究和分析。结果表明,采用激光点焊工艺得到的点焊接头具有良好的力学性能,能满足实际生产的需求。     

基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热冲压成形极限图

针对应用试验方法获得的7075-T6铝合金板材热冲压成形极限图(FLD)的局限性,开展了基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热成形FLD的方法研究。提出应用一组单轴黏塑性损伤本构方程并优化材料常数,建立了平面应力损伤本构方程,通过分析7075铝合金在不同温度时成形极限曲线(FLC)的特点,得出不同应力状态对损伤的影响,预测7075-T6铝合金板材在四组温度和三组应变率下的FLC。研究结果表明,基于单轴损伤本构方程进行数值分析得到的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。应用平面应力黏塑性损伤本构方程能够预测铝合金板材热冲压过程中不同温度和应变率的FLD,为铝合金板材热冲压过程提供失效判断依据。     

钢纤维在混凝土板材中最佳分布状态的研究

对钢纤维混凝土板材的最佳分布状态进行了研究，对试件的变形，破坏特征进行了分析，给出了应力－应变曲线及它的一些重要特征。     

模具间隙对防撞梁热冲压成形的影响

使用USIBOR1500高强度钢板,通过高温拉伸试验获得该材料在高温下的流动应力曲线,使用DYNAFORM仿真软件对USIBOR 1500高强钢的热冲压过程进行了模拟,分析了模具间隙为0.9 t～1.1 t对汽车防撞梁热冲压成形的影响,仿真结果表明随着模具间隙增大,板料减薄量越小,但越容易起皱。