超声振动对板材固体颗粒介质成形的影响

针对常规变形方法难以实现的轻合金板成形问题,综合固体颗粒介质成形和超声振动塑性成形技术,提出超声激励颗粒介质成形工艺。采用ABAQUS对变幅杆及凹模按照20 k Hz工作频率进行设计并展开模态及谐响应分析,并以此为基础,设计并制造了最大输出功率1.5 k W的板材超声激励颗粒介质成形模具,进行AZ31B筒形件热态拉深试验,研究超声振动对板材颗粒介质拉深成形的影响。结果表明:超声激励促进颗粒介质的流动性及其传压性能;超声激励影响镁合金板材的极限拉深比,在振幅为6.7~11.6μm范围内,该极限拉深比呈现先增加后降低的规律。超声振动可以降低最佳压边力及成形载荷并抑制法兰区起皱,并且成形载荷随着超声振幅的增加,载荷降低比例越高。     

板材固体颗粒介质成形新工艺

提出了板材固体颗粒介质成形新工艺,即采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行软模成形的工艺。通过成形试验,对板材固体颗粒介质成形新工艺的工艺过程、成形特点进行了论述,并进行了数值模拟。试验和模拟结果表明,应用固体颗粒介质成形工艺可以极大限度地发挥板料的成形性能,不需要任何辅助工序,可以一次成形深拉深件,且表面质量好,成品率高。     

基于DEM-FEM的AZ31B板材软模成形极限预测

针对金属板材固体颗粒介质成形工艺中散体颗粒的离散性能和板材连续变形特点,提出并构建离散元-有限元耦合仿真模型。通过试验和数值模拟相结合的方法,建立镁合金板材温热成形韧性破裂准则,并验证该准则的有效性。最后结合韧性断裂准则对AZ31B镁合金固体颗粒介质筒形件温热拉深进行离散元-有限元耦合模拟,对其成形极限进行预测分析,并展开相应条件下的拉深成形试验。结果表明:基于韧性断裂准则的离散元-有限元耦合分析方法可以有效预测镁合金板固体颗粒介质温热拉深成形极限。     

镁合金板材的固体颗粒介质拉深工艺参数

提出基于固体颗粒介质成形(SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺,并展开试验研究。通过对AZ31B镁合金薄板进行差温拉深成形试验,研究了成形温度、拉深速度、压边力、压边间隙、凹模圆角和润滑条件对拉深性能的影响,确定AZ31B镁合金板料最佳成形工艺参数。结果表明:该工艺可显著提高镁合金板材的成形性能,成形温度及拉深速度对板料拉深性能影响较大,板料最佳成形温度区间为290～310℃,颗粒介质与板料理想温差为110～150℃;压边力和压边间隙对拉深性能产生联合影响;此外,凹模圆角和润滑条件也对拉深性能有一定的影响。当上述工艺参数达到最佳值时成功拉深出极限拉深比(LDR)为2.41的工件。     

真空灭弧室中间屏蔽罩固体颗粒介质成形工艺研究

针对真空灭弧室中间屏蔽罩截面形状复杂及成形质量要求较高的问题,提出带有背压的中间屏蔽罩固体颗粒介质复合拉深成形工艺,并基于TU1无氧铜板材料性能参数及颗粒介质Drucker-Prager模型参数,运用Abaqus有限元软件建立了TU1无氧铜中间屏蔽罩复合拉深成形仿真模型,研究了复合成形中凸模行程和背压压力对板材成形性能...     

基于超声振动的镁合金双锥件颗粒介质成形工艺

针对结构复杂且具有局部小特征的镁合金双锥件成形制造难的问题,提出一种超声振动辅助颗粒介质成形新工艺。基于有限元软件ABAQUS平台,从超声振动影响板材-模具及板材-介质之间摩擦因数的角度,建立AZ31B镁合金双锥形件的VGMF仿真模型,探讨不同振幅及压边间隙等工业参数对镁合金板材成形性能的影响。并运用有限元分析结果开展相应条件下的镁合金双锥形件VGMF相关试验,对模拟结果进行有效验证,证明该新工艺的适用性。结果表明:当压边间隙为1.25倍板厚时,板材具有较高的极限拉深比;超声振动能够有效降低成形力,改善壁厚均匀度,提高板料的成形极限,VGMF工艺为镁合金板材成形复杂截面零件提供新方法。     

镁合金板材颗粒介质拉深工艺参数数值模拟

为提高镁合金板材拉深性能,提出一种基于固体颗粒介质成形(Solid granules medium forming,SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺。以单向拉伸试验获取的AZ31B镁合金板材真应力—应变曲线和颗粒材料性能试验构建的介质线性Drucker-Prager本构模型为基础,采用有限元法对板材拉深成形进行热力耦合数值模拟并进行试验验证,研究压边力、压边间隙和温度对板材拉深性能的影响。结果表明:压边间隙和压边力联合控制比单纯控制压边力或是压边间隙更能有效地提高板材拉深性能;AZ31B镁合金板材在拉深过程中对温度有较强敏感性,板材变形温度为250~300℃,颗粒介质与其温差100~150℃时,板材达到最佳拉深性能;颗粒介质能够对工件筒壁部位提供轴向摩擦力,该摩擦力能有效提高材料拉深性能并保证板厚的均匀性,这是SGMF工艺的优势所在。     

固体颗粒介质拉深新工艺及成形模具设计

鉴于传统的充液拉深中存在液体介质密封困难、装置复杂等问题,提出了以固体颗粒代替液体介质的新工艺,通过对拉深过程中筒壁的受力分析得出固体颗粒介质拉深新工艺可以有效的减小成形过程中筒壁的拉应力,有利于提高材料的成形极限。自行设计了试验模具,通过对LY12M板料的拉深试验,验证了固体颗粒介质拉深新工艺的可行性,试验获得的极限拉深系数达到了0.51,优于传统刚性模拉深工艺。     

钛合金机头罩固体颗粒介质成形工艺研究

固体颗粒介质板材成形是采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板材进行软模成形的工艺,由于固体颗粒介质具有很强的耐热性能,特别适用于钛合金薄壁零件的成形.针对TC1钛合金机头罩的零件特点,采用该工艺方法设计一套胀形模具,并通过胀形实验成功制造出符合设计要求的机头罩零件.结果表明,固体颗粒介质成形可解决复杂型面、薄壁、筒状钛合金零件难成形的问题,成形零件精度高,且表面质量好.     

管板材SGMF工艺传压介质的物理性能试验

固体颗粒介质成形工艺(SGMF)是采用固体颗粒代替刚性凸模(或凹模)的作用,对板材、管材等毛坯进行拉深、胀形的半模成形工艺。该工艺不同于传统的软模成形的重要区别是,其采用固体颗粒作为传力介质改变而导致成形规律与众不同。深入探索固体颗粒介质的物理特性,是实现应用该工艺进行实际生产的重要理论依据。文章通过试验,分析了不同粒径GM固体颗粒介质高压下的基本物理性能,得出GM颗粒介质体积压缩率曲线,并给出幂指函数本构关系方程;得出了GM颗粒之间及GM颗粒与板材之间在不同压力状态下的摩擦系数曲线;分析得到GM颗粒介质在轴线方向和底面上的压力传递规律,并给出了数学描述。     

基于不同振动模式的超声辅助拉深精密成形工艺

针对304不锈钢圆筒件的超声振动辅助拉深成形,分别采用工件超声振动和压头超声振动两种超声振动模式进行对比拉深试验研究,分析两种超声振动模式对拉深成形过程中最大拉深成形力、成形起皱和拉深破裂特性的影响规律。结果表明:工件超声振动和压头超声振动均可有效降低拉深成形过程中的最大成形力,并改善筒形件的起皱情况,且随着超声振幅的增大,改善效果更加明显。由于两种超声振动模式中对不锈钢板料施加超声振动的作用区域存在差异性,以及由于横向超声振动振幅的影响,使得工件超声振动更有利于降低最大成形力,而压头超声振动在改善板料起皱方面的效果更好。另外,随着超声振幅的增大,板料的超声硬化效应更加明显,压头超声振动更容易产生拉深破裂现象。     

基于固体颗粒介质的板材软模成形工艺

选用非金属颗粒(NMG)作为研究对象,通过体积压缩试验和NMG在高应力水平下的物理性能试验,得到NMG体积压缩曲线和扩展的Drucker-Prager线性模型参数;通过摩擦强度试验,得到NMG的Mohr-Coulomb模型参数,并与扩展的Drucker-Prager线性模型参数比对基本吻合;测定了NMG与板材在不同正压力下的摩擦因数曲线。以材料性能试验为基础,对基于固体颗粒介质的板材软模成形工艺进行数值分析;设计制造固体颗粒介质板材成形试验模具,成功制出抛物线形零件。结果表明：固体颗粒介质与板材表面作用所表现出的显著摩擦性能,可以极大限度地发挥板料的成形性能;其工艺控制简便,模具结构简单;成形工件具有表面质量好、贴模性好、精度高等优点,为板材的加工和制备提供了新的方法和手段。     

筒形件热态颗粒介质压力成形自由变形区失稳分析（英文）

采用热态固体颗粒介质成形工艺对金属板材筒形件成形展开研究,得到板材变形过程中的应力分布函数,并结合板材破裂失稳理论给出自由变形区冲头临界破裂成形压力的解析表达式。研究结果表明,颗粒介质所具有的主动摩擦效应和内压非均匀分布特征能显著提高板材的成形性能;冲头临界破裂成形压力随颗粒介质与板材间摩擦因数和材料塑性应变比的增加而上升,随材料硬化指数的增加而下降。各因素对冲头临界破裂成形压力影响由大到小的顺序为塑性应变比、摩擦因数和硬化指数。最后,采用AZ31B镁合金板材HGMF工艺试验对失稳理论进行验证。     

基于载荷下降法的双相钢DP590拉深减薄率研究

采用载荷下降法研究了双相钢DP590在不同压边力下拉深成形的减薄率。采用BCS-50AR通用板材成形性试验机进行有无润滑条件的对比拉深试验,获得成形力-凸模位移关系曲线。试验结果发现,拉深件凸缘部位和凹模圆角处的润滑有利于拉深成形,而无润滑条件下的拉深容易破裂。拉深件凸缘部位增厚,凹模圆角处和筒壁部位均有不同程度的减薄。危险断面处的减薄率最大,破裂情况下的最小减薄率为28.6%,无破裂情况下的最大减薄率为19.3%,达到实际生产要求。     

筒形件粉末软凹模拉深数值模拟及实验

采用MSC.Marc软件对圆筒件粉体软凹模拉深成形进行数值模拟,分析成形过程中应力状态和变形情况,设计圆筒件粉体软凹模拉深成形实验模具,对圆筒件粉体软凹模拉深成形进行实验研究。有限元模拟与实验结果表明,与刚性凹模拉深成形相比,粉体软凹模成形工艺可以改善零件成形受力状态和壁厚分布,能有效抑制圆筒件凸模圆角破裂危险区域微裂纹的产生,提高板材的成形极限。     

筒形件粉末软凹模拉深数值模拟及实验

采用MSC.Marc软件对圆筒件粉体软凹模拉深成形进行数值模拟,分析成形过程中应力状态和变形情况,设计圆筒件粉体软凹模拉深成形实验模具,对圆筒件粉体软凹模拉深成形进行实验研究。有限元模拟与实验结果表明,与刚性凹模拉深成形相比,粉体软凹模成形工艺可以改善零件成形受力状态和壁厚分布,能有效抑制圆筒件凸模圆角破裂危险区域微裂纹的产生,提高板材的成形极限。     

固体颗粒介质成形新工艺及变形研究

固体颗粒介质成形新工艺,是采用固体颗粒代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用,对金属板料成形的工艺。固体颗粒介质成形新工艺,即可以解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布、便于控制成形、提高材料成形极限、降低投资成本、所得零件表面质量高、成品率高的优点,且固体颗粒无工业污染,可重复使用。该工艺为材料的加工制备提供了新的方法和手段。利用塑性增量理论,对自由变形区任意一点的应变进行了分析,得到了自由变形区任一点的应变及厚度计算公式。采用固体颗粒介质成形工艺,进行板料成形试验,成功试制出多种典型工件;对试验件壁厚分布的计算值和实测值进行了比较,证明理论正确。     

燃料电池双极板模内液压成形的数值模拟与试验

<正>板材模内液压成形技术是指利用液体介质代替凸模或凹模,靠液体介质的压力使板材成形的一种加工工艺。在成形过程中,凹模上表面与坯料下表面有液体溢流,产生溢流润滑的作用,减少凹模与板料的摩擦力提高材料变形均匀性,从而提高板材的成形极限。板材模内液压成形技术用液体介质代替凹模或者凸模,可以减少一部分模具材料、模具加工费用,并且降低模具的整体装配精度要求,缩短模具制造周期。此工艺可以成形形状复杂、     

板材冲压成形摩擦系数实时测量系统设计研究

为了准确的反映板材成形过程中摩擦系数的真实情况,构建板材冲压成形摩擦系数实时测量系统,通过改变凸模圆角半径、凸模拱高和模面曲率半径、拉深筋圆角半径等几何参数,利用有限元软件计算不同模具模面下板材冲压及胀形过程中材料流动的变化情况,得到了材料流动量随各种参数变化的规律曲线,并以此优化设计了板材拉深及胀形模具模面,确定了组合式特征传感器的安装位置,为板材成形摩擦系数实时测量平台的建立提供了指导依据.     

低频振动辅助固溶态7075铝合金摩擦行为和拉深成形性能

采用电液式激振设备在固溶态7075铝板(7075-WT)摩擦实验和拉深成形过程中施加低频振动场，探究低频振动对7075-WT拉深成形中摩擦行为及拉深性能的影响。结果表明，低频振动场下减小振幅和增大振频均有助于改善犁沟效应，降低坯料和模具之间的摩擦力。低频振动辅助拉深成形中，振动场对材料的软化效应和减摩效应显著影响杯型件的厚度分布及拉深极限。其中，当振频为30 Hz时，与0.243 mm振幅相比，0.078 mm的小振幅使7075-WT杯型件厚度分布更加均匀，极限拉深深度提升153.46%。在0.125 mm振幅、20～30 Hz振频条件下，厚度均匀性和极限拉深深度随振频的提高而降低。