2A12 铝合金平底筒形件充液拉深数值模拟研究

目的研究工艺参数对2A12铝合金平底筒形件充液拉深成形的影响规律。方法采用数值模拟方法,研究了液室压力加载路径、成形液室压力、压边力和压边间隙对板材充液拉深成形效果的影响。结果获得了充液拉深成形的失效形式,以及不同工艺参数下零件壁厚减薄率的变化规律。成形前期,液室压力不宜过大,最大液室压力在10~25 MPa之间,压边间隙在1.05~1.15mm之内,可有效避免零件过度减薄和法兰起皱。结论合理的液室压力加载路径和压边间隙,可以有效地控制零件法兰区起皱,防止凸模圆角处破裂。     

大拉深比薄壁筒形件充液成形过程数值模拟

目的利用充液成形工艺成形普通拉深工艺难成形的大拉深比筒形件。方法通过理论公式计算了冷冲压工艺成形该制件的道次,利用有限元软件Dynaform对充液成形过程进行了3个步骤模拟,并研究了第1步拉深时初始反胀高度对成形制件减薄率的影响规律。结果利用理论公式计算,传统冲压方法成形拉深比为3.2的筒形件至少需要5个道次,而采用被动式充液成形方法只需要3个道次。每个道次的最大减薄率都在8%以内,最后得到拉深制件的最大减薄率为8.53%,在安全范围以内;第1步充液拉深时,反胀高度分别为1.75,2.75,3.75,4.75,5.75 mm时,得到制件的最大减薄率分别为5.28%,5.08%,4.8%,5.03%,5.03%。结论充液成形工艺较传统冲压工艺可以大大提高板料的成形极限,减少成形道次,成形制件质量好;合适的初始反胀高度,可以减小成形制件壁厚的最大减薄率。     

筒形件充液热拉深及冷却对性能影响的研究

目的研究筒形件充液热拉深及冷却对性能影响。方法在自主开发的RJ50实验机上进行了7075筒形件充液热拉深实验。在210℃下,对不同成形缺陷及影响因素进行了分析,并对成形的零件选择两种冷却介质进行冷却,并研究了宏观力学性能及微观组织演化。结果与温热成形相比,充液热拉深零件具有更高的尺寸精度;在充液热拉深条件下,水冷较空冷对筒形件成形后屈服强度及强度极限有轻微提高,对延伸率影响不大,水冷导致的第二相粒子要比空冷多,但水冷致晶粒粗化缓慢。结论充液热拉深可以显著提高零件的尺寸精度;充液热拉深后并及时冷却的方法,在维持材料力学性能及防止材料劣化方面是有利的。     

筒形件温差拉深数值模拟研究

温差拉深时,温度是影响成形的重要因素。用PAM STAMP对不锈钢筒形件的温差拉深工艺进行了模拟,分析了温度对温差拉深的影响,为筒形件温差拉深工艺的制定提供了依据。     

高强钢复杂曲面件充液拉深工艺模拟研究

对某高强钢复杂曲面件的充液拉深工艺进行有限元数值模拟,分析了液室加载路径以及最高液室压力对成形结果的影响,得到该零件充液拉深成形合理的液室加载路径及最高液室压力。     

平底筒形件主动径向加压充液拉深的数值模拟

针对低塑性、大高径比航天铝合金板材零件成形需要,提出了带主动径向加压的充液拉深新技术.通过数值模拟方法,采用动力显式分析软件ETA/Dynaform5.5对5A06铝合金平底筒形零件主动径向加压充液拉深成形过程进行了研究.以零件成形最终壁厚分布为评定标准,分析了不同主动径向压力加载路径对成形质量的影响.通过数值模拟证明了在主动径向加压充液拉深过程中,法兰变形区存在一个应力分界线,随着主动径向液压力的增加,分界线的位置内移.研究表明,采用40 MPa的液室压力加载曲线,并配合45 MPa的主动径向压力加载路径,获得的铝合金平底筒形件的拉深比为3.1,零件质量好.     

薄壁水槽充液拉深变形规律研究

目的 解决薄壁水槽盒形件刚性拉深一序底部圆角减薄过大、整体厚度减薄严重以致后续拉深二序、三序成形后产品厚度不合格的问题,同时解决工艺路线的退火问题。方法 利用有限元分析软件Dynaform对薄壁水槽充液拉深一序进行数值模拟分析,研究关键工艺参数对成形结果的影响规律,并得出最优的工艺参数,最后与刚性拉深的模拟结果对比分析,提出充液拉深方法的可行性。结果 根据工艺优化方案,得出最优工艺参数：预胀压力2 MPa,最大液室压力20 MPa;液室压力加载路径：从0 s至0.003 s,液室压力从0 MPa线性增大至2 MPa,并保持2 MPa至0.007 s;随后从0.007 s至0.011 s,液室压力从2 MPa线性增大至20 MPa,之后保持20 MPa直至拉深结束;压边间隙为1.05t。结论 通过充液成形方法,可以有效解决薄壁水槽盒形件拉深一序底部圆角减薄严重的问题,还可以提高成形质量及成形极限,省略中间退火工艺,提高经济效益。     

钛/铁复合板平底球形薄壁件充液拉深工艺研究

目的 选用充液拉深先进成形技术制备钛/铁复合板平底球形薄壁件,并研究其充液拉深变形行为,以解决传统拉深工艺制备平底球形薄壁件极易产生褶皱的问题。方法 对钛/铁复合板平底球形薄壁件在不同液压力、压边间隙及凸模与板料间摩擦因数等工艺参数下的充液拉深过程进行数值模拟。对数值模拟结果进行分析,讨论工艺参数对零件成形性能的影响以及抑制起皱的机理。最后在不同拉深工艺下进行成形试验,制备钛/铁复合板平底球形薄壁件并与数值模拟结果进行对比。结果 数值模拟和成形试验结果表明,传统拉深工艺制备的钛/铁复合板平底球形薄壁件出现了明显的褶皱,采用充液拉深工艺可以有效解决零件侧壁起皱的问题。增大液压力、减小压边间隙或增大凸模与板料间摩擦因数会导致零件减薄率的提高并降低零件侧壁起皱的风险。在压边间隙1.5 mm、液压力25 MPa的条件下,采用充液拉深工艺可以制备出侧壁无褶皱的平底球形薄壁件。结论 通过充液拉深工艺可以有效解决钛/铁复合板平底球形薄壁件成形过程中起皱的问题。     

5A06 铝合金半球薄壁件充液拉深成形工艺研究

目的优化5A06铝合金半球形薄壁零件充液拉深成形工艺参数。方法首先利用有限元方法对铝合金半球充液拉深成形过程进行有限元仿真。对其中的关键工艺参数压边间隙和液室压力进行详细分析,优化工艺参数,然后进行实验验证。结果当压边间隙较大时法兰起皱,当压边间隙较小时零件破裂。液室压力过大,零件悬空区胀形量过大,壁厚减薄严重,容易破裂。若压力过小,液室压力的摩擦保持作用不明显,也容易使板料过度减薄而破裂。结论压边间隙控制在2.7~2.8 mm之间,液室压力控制在15~25 MPa之间,可以成形出合格零件,实验结果与有限元仿真结果相符。     

飞机铝合金深锥型面零件多道次充液拉深技术

目的随着新一代飞机在隐身和战斗性能方面的提高,飞机钣金零件的复杂程度和制造精度要求也越来越高。对于深型腔复杂型面零件,充液拉深是一种有效的精密制造方法。方法针对难成形、复杂型面的某型飞机铝合金深锥零件,利用理论分析、有限元模拟和工艺试验相结合的方法,设计了多道次充液拉深技术方案,并建立有限元分析模型。基于等裕量函数法和零件锥面特征,分配并优化了不同道次的材料变形量。结果对多道次充液拉深成形过程中出现的起皱和破裂的失效形式进行了研究,分析了预成形高度,液室压力和压边力等关键工艺参数对零件成形质量的影响,获得了优化的预成形高度和液室压力加载轨迹。结论结果表明,提出的多道次充液成形技术能够实现复杂型面,大拉深比的铝合金零件的整体精确成形,采用优化的工艺参数能够成形出壁厚均匀,表面质量好,锥面精度高的零件。     

Investigation into the wrinkling behaviour of thin sheets in the cylindrical cup deep drawing process using bifurcation theory

The initiation and growth of wrinkles are influenced by many factors such as stress ratios, the mechanical properties of the sheet material, the geometry of the workpiece, and contact condition. It is difficult to analyse wrinkling initiation and growth while considering all the factors because the effects of the factors are very complex and studies of wrinkling behaviour may show a wide scattering of data even for small deviations in factors. In the present study, the bifurcation theory is introduced for the finite element analysis of wrinkling initiation and growth. All the above mentioned factors are conveniently considered by the finite element method. Wrinkling initiation is found by checking the determinant of the stiffness matrix and wrinkling behaviour is analysed by successive iteration with the perturbed guess along the eigenvector. Wrinkling initiation and growth in the cylindrical cup deep drawing process are analysed by using the proposed bifurcation algorithm. The mechanism of wrinkling initiation and growth in the cylindrical cup deep drawing process is investigated in detail. The results of the finite element analysis are compared with the experimental results. Through the finite element analyses of wrinkling growth for various material constants, the effects of plastic anisotropy and the strain hardening coefficient on the wrinkling behaviour of sheet metal are investigated. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analysis of sheet steel fracture during deep drawing

Low-carbon steel sheet used for the fabrication of automotive brake components was tearing during deep drawing. The associated mill certificates revealed that the coil met the specified chemical composition and mechanical properties. Metallographic evaluation revealed a severe variation with respect to grain size through the thickness of the steel sheet, as well as a slight segregation of pearlite. Insufficient temperature during hot rolling in combination with a high coiling temperature resulted in the observed microstructural gradient. The anisotropic mechanical properties were amplified by the slight carbon segregation.     

拉深比对304不锈钢圆筒件残余应力的影响

304不锈钢圆筒拉深件在其口部易发生纵向开裂,外壁残余拉应力过大是造成其纵向开裂的根本原因之一.本文结合有限元法分析不同拉深比所得圆筒拉深件的残余应力,用纳米压痕试验研究了拉深比对304不锈钢圆筒拉深件筒壁残余应力的影响.结果表明:304不锈钢圆筒拉深件外壁的残余拉应力从筒底到口部先增大后减小,最大残余应力出现在筒壁中部约60%筒壁高度处;纳米压痕测得拉深比为1.43、1.54、1.67和1.82拉深圆筒件筒壁的最大残余应力分别为391.87、745.30、793.74和1 013.1 MPa;最大残余应力随拉深比的增大而增大.与其他文献对比分析,此研究结果是正确可靠的.     

On-line r value determination of deep drawing steel sheet

A potential, rapid and accurate technology to determine r value of deep drawing steel sheets was investigated. The amount of pole figure data which should be measured is reduced drastically because of the pole figure symmetry. The necessary pole figures data can be collected holistically by the X-ray area detectors, after which the volume fraction of the texture components in Gaussian forms is obtained. According to the volume fraction of the texture components, the r value of the steel sheets can be then calculated rapidly and accurately based on the reaction stress deformation model, while some other effecting factors beside texture are also included. The rapid and accurate determination technology overcomes the shortages of current technologies which emphasize either more on velocity or more on accuracy, and can be applied to the on-line r value determination of deep drawing steel sheet. __________ Translated from Iron & Steel, 2006, 41(11): 37–41 (in Chinese)     

AZ31薄板热拉深工艺研究

为提高AZ31薄板热拉深质量、确定热拉深过程的合理工艺参数,选取不同的成形温度、模具间隙及凸模圆角半径,拉深成形了AZ31试样,采用KH-2200MD金相显微镜观察其内部组织变化,并通过x-ray衍射实验分析晶面取向的变化.实验结果表明,0.8mm的AZ31B镁合金板料在240℃附近的成形性能最好,拉深后材料组织晶粒大小均匀,晶面取向分布均匀.热拉深AZ31B镁合金板料应将凸、凹模间隙选为1.1倍的板料厚度.在压边力不变的条件下,随着凸模圆角半径的减小,拉深高度降低加快,并且起皱现象加重.     

微碳深冲钢板中非{111}织构的工序演变

生产试制的微碳深冲钢板出现了偏离常规的非{111}织构特征,通过研究这种织构的工序演变分析其形成特点.选取热轧、冷轧和退火3组试样,检测各试样的织构和金相组织,分析比较各工序试样的织构、金相组织和工艺参数,并与常规的{111}织构的工序演变过程进行比较.结果表明:非{111}织构的工序演变过程与通常的{111}织构的工序演变过程具有显著的不同;非{111}织构在热轧阶段就已经显现,在冷轧阶段形成较强的非{111}织构,在退火过程中遗传到最终钢板产品中.     

简单形状零件拉深成形智能化控制技术研究

板材成形智能化是冲压工艺的一项新技术.以圆锥形件和锥壁盒形件为研究对象,分别讨论了实现实时监测、实时识别、实时预测和实时控制所需的关键技术,逐步形成了拉深成形智能化控制的理论基础.在实时识别和实时预测阶段采用人工神经网络,在压边力控制阶段采用基于破裂临界曲线的控制方法,能够得到较满意的结果.研究过程中开发了智能化拉深实验系统,实验证明识别、预测精度较好.