拼焊板方盒件拉延成形焊缝移动规律研究

将不同厚度、不同材质的平板材料焊接在一起形成的平板坯料称为拼焊板.拼焊板冲压成形技术在汽车工业和船舶工业具有广泛的应用前景。对相同材料不同厚度拼焊板方盒件进行了拉延实验研究和数值模拟,得到了盒底部焊缝向厚板侧移动、法兰区及侧壁处焊缝向薄板侧移动的焊缝移动规律,分析了压边力对焊缝移动距离的影响。     

拼焊板U型件成形性能及焊缝移动规律

为了研究板厚、材料参数和压边力差异对拼焊板的成形行为的影响,采用有限元法分析了U型件两侧板厚比、强度系数比、应变硬化指数比及压边力比对拼焊板U型件拉深量及焊缝移动的影响规律.结果表明,随着板厚比、强度系数比、压边力比的增大,拼焊板U型件拉深量逐渐减小,焊缝移动量增加;而随着应变硬化指数比升高,U型件拉深量有所增加,焊缝移动量也增大.可见,通过合适匹配拼焊板材料及工艺参数,可提高拼焊板成形性能及减少焊缝移动量.     

直线焊缝差厚拼焊板的成形规律

基于直线焊缝差厚拼焊板半球胀形和经典力学理论,在低碳钢直线焊缝差厚拼焊板半球胀形试验的基础上,分析直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力之间的关系,提出直线焊缝差厚拼焊板板厚比与板料成形能力关系的力学模型.结合物理试验以及有限元仿真模型,分析焊缝移动量与板厚比的关系以及胀形高度与板厚比的关系,得到不同板厚比组合情况下的拼焊板成形性能结果,分析差厚拼焊板焊缝移动和成形能力下降的机理,归纳出差厚拼焊板板厚比与焊缝移动和成形高度之间的规律,可为生产实际提供理论指导.     

差厚激光拼焊板盒形件的数值模拟研究

拼焊板技术在汽车制造业中得到了广泛的应用。焊缝存在是拼焊板成形性能降低的一个重要因素,因此研究控制焊缝移动非常重要。通过对盒形件拉伸的应力分析,得到焊缝移动规律;基于非线性隐式算法,选用各向异性屈服准则,采用阶梯压边圈,精确建立了焊缝模型,对盒形件拉深进行了数值模拟,并与试验结果进行了比较。通过对模拟结果的应力、单元厚度分析,比较模拟和试验的吻合程度,验证了应力分析和模拟的正确性。     

拼焊板覆盖件成形过程中的焊缝移动和成形性能

焊缝移动以及与此相关的成形性能下降是拼焊板覆盖件零件成形过程中需要解决的难题。推导了横向受拉情况下拼焊板焊缝移动量的计算公式;在分析汽车门内板零件特点的基础上,确定拼焊板材料和焊缝位置,提出“阶梯压边圈”和“阶梯压边圈 焊缝夹紧柱”两种控制焊缝移动的工艺方案;应用动力显式数值模拟软件,分析了阶梯压边圈和焊缝夹紧柱对焊缝移动量的影响;通过减少焊缝移动量,在成形极限图、应力分布、应变分布和厚度减薄率这四个方面改善拼焊板的成形性能。     

差厚激光拼焊板门内板的成形性能研究

门内板是激光拼焊板在汽车车身上应用的典型零件之一。推导了单向拉伸下差厚拼焊板的应力、应变与厚度关系的公式;通过数值模拟和实冲试验,研究0.8mm×1.2mm和0.8mm×1.5mm两种不同厚度组合对拼焊板应力、应变、厚度和焊缝移动量等成形性能的影响。模拟和试验的结果与推导的公式吻合:随着板厚比增大,薄侧板材承受的应力、应变变大,破裂的危险也相应增加,而厚侧板材的应力、应变随板厚比的增大而减小。     

拼焊板冲压成形中的焊缝移动分析

将拼焊板盒形件分解成包含横向或纵向焊缝的U形件拼焊板，从分析简单U形件拼焊板出发，考虑压边圈类型及压边力大小和分布、焊缝位置和方向等因素的作用，研究盒形件拼焊板金属流动规律和焊缝移动原因及移动趋向。研究结果表明：横向焊缝移动是由于厚薄两侧的负载能力和负载差异引起的；纵向焊缝移动是由于侧壁主应变的差异引起的；盒形件底部的焊缝具有U形件横向焊缝的移动特征，盒形件裙边和侧壁上的焊缝移动的原因不同于U形件的纵向焊缝，且移动方向也不尽相同。     

焊缝影响拼焊板成形性的母材匹配研究

运用数值模拟的方法并结合胀形试验分别研究了同质差厚拼焊板在不同板厚比以及异质等厚拼焊板在不同强度比情况下,焊缝参数对拼焊板成形能力的影响规律,确定了焊缝对拼焊板成形能力产生主要影响的板厚比及强度比范围。结果表明:焊缝对拼焊板成形能力的影响是具有一定母材匹配范围的。当板厚比或强度比小于1.3时,焊缝是影响拼焊板成形能力的主要因素,应从改善焊缝性能方面着手提高拼焊板成形能力;当板厚比或强度比达到或大于1.3时,母材差异程度是影响拼焊板成形能力的主要因素,应从合理搭配母材以及优化成形工艺方面着手设计拼焊板。     

差厚激光拼焊板的成形极限

为了进一步了解不同厚度钢板拼焊在一起后组成的板料(差厚激光拼焊板)在各种应变路径下的成形极限,通过试验检测了0.8,1.2,1.5 mm三种厚度的ST16板料在不同组合激光拼焊下组成的板料以及其各自母材的成形极限,并研究了不同加载情况下焊缝附近的应变分布.结果表明:差厚激光拼焊板焊缝附近的成形极限低于母材的成形极限,主要取决于较薄一侧母材的成形极限;厚度差越大焊缝两侧的应变梯度越大,成形性能越差.     

焊缝对同质等厚拼焊板成形能力的影响规律研究

焊缝对同质等厚拼焊板成形能力的影响远大于母材强度或厚度存在差异的拼焊板。运用数值模拟方法分别对直线焊缝和圆弧焊缝同质等厚拼焊板进行胀形试验,主要研究了焊缝K值、焊缝n值、焊缝位置以及圆弧焊缝半径对拼焊板成形能力的影响规律。并通过正交试验以及极差分析得到了焊缝各因素影响拼焊板成形能力的主次顺序。研究结果表明,焊缝应变硬化指数n值是影响拼焊板成形能力的关键因素,应从增大焊缝n值入手制定母材拼焊工艺。此外,对于同质等厚拼焊板,圆弧焊缝相对于直线焊缝具有更好的成形能力。因此,在相同的工艺条件下,用圆弧焊缝代替直线焊缝可以适当的提高拼焊板的成形能力。     

差厚拼焊板零件焊缝线偏移的控制方法

基于差厚拼焊板成形时由于板料发生塑性变形从而不可避免地会出现焊缝线偏移现象,采取预先对坯料焊缝线进行调整优化的方式来缩小成形后焊缝线与设计焊缝线的偏差。先在压料面或填补的孔洞上延伸合并分离的焊缝线,然后将焊缝线离散成系列点后通过网格映射法建立设计焊缝线、坯料焊缝线及成形后焊缝线三者之间的位置映射关系,然后通过仿真计算获取成形后焊缝线与设计焊缝线各对应离散点之间的偏差,并依据偏差值对坯料焊缝线离散点进行相应的偏移,获得坯料理想的曲线焊缝。在此基础上对曲线焊缝直线化,并根据直线焊缝坯料的仿真计算结果对坯料焊缝进行适当的偏转和平移,从而缩小成形后焊缝线相对于设计焊缝线的偏差。冲压试验结果表明该方法是有效的,同时也揭示了成形后焊缝线相对于设计焊缝线有偏差主要是因为坯料选用了直线焊缝。     

齿轮运动精度的影响要素分析及测量

根据齿轮啮合原理,分析了影响齿轮运动精度的误差,介绍了几何偏心和运动偏心的测量,有助于加工工艺的改进。