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。     

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。     

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。     

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。     

镁合金板材温热拉深成形工艺的研究

通过镁合金板材温热拉深试验确定适合板材成形的温度范围，分析了压边力对坯料成形质量的影响，选择适合成形的工艺条件来有效避免工艺缺陷的产生。试验采用刚性压边装置对压边力进行调整，润滑剂采用了液态的PTFE，通过对成形工艺缺陷的分析，确定适合成形的最佳工艺参数，以提高拉深件的极限拉深比。结果表明：成形温度选择在105～170℃范围内，此时镁合金轧制板材具有良好的拉深性能，极限拉深比可达到2．44；坯料的加热时间不宜过长，否则会严重降低板材的塑性变形能力。     

汽车中空异形板件液压成形的实验与仿真分析

为研究基于液压成形的汽车钣金件成形规律,以汽车中空异形板件为研究对象,自行设计并搭建板材液压成形实验测试系统,以此开展板件液压成形的实验研究,借助DYNAFORM有限元软件对板材液压成形进行有限元仿真分析,通过与实验测试结果的对比,验证了建立的有限元模型与数值模拟的正确性。以此为基础,探究压边力、压边力加载路径、液室压力、压边间隙和板材与凹模之间的摩擦系数等关键工艺参数对板材液压成形厚度的影响规律,提出汽车中空异形板件液压成形工艺,为板材液压成形技术在汽车钣金件成形中的应用提供参考。     

镁合金AZ31B板材热拉深成形工艺参数优化

在不同温度、不同压边力和不同拉深速度下，针对厚度为0．8mm的AZ31B镁合金板材的成形性能用有限元分析软件进行模拟与分析。在25～220℃的温度范围内，采用直径为140mm的坯料进行冲压成形，研究成形温度、拉深速度以及压边力对AZ31B镁合金板成形性能的影响。结果表明：成形温度为200℃时的极限拉深比达到了2.8；成形温度在200℃以下时，随着成形温度的升高。镁合金板材的成形性能越来越好。这证明AZ31B镁合金具有良好的热拉深性能；此外，拉深速度和压边力对AZ31B镁合金的拉深成形也有重要影响。     

镁合金板材超声激励软模拉深（英文）

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。为了揭示超声激励对板材软模拉深的影响,在AZ31B镁合金板材固体颗粒介质拉深成形中,运用振动频率20 kHz、最大输出功率1.5 kW的超声振动系统对凹模施加激励。研究表明,超声激励促进颗粒介质的流动性及其传递内压性能;超声振动改变板材拉深中的成形规律并有效降低成形载荷,且随着超声振幅的增加,载荷降低比例越高,这是表面效应和体积效应综合作用的结果。     

镁合金方形件分块压边液压拉深壁厚分析

基于分块压边液压成形装置,运用Dynaform有限元软件对AZ31B镁合金方形件的液压成形过程进行了数值模拟。比较分析了镁合金板在整体式压边和分块式压边条件下的液压成形效果,重点研究了分块压边方式对镁合金方形件的壁厚影响规律,并探索了相对合理的压边力参数。研究结果表明:与整体式压边相比,采用分块式压边能有效改善AZ31B镁合金方形件的壁厚均匀性,提高其成形质量。     

AZ31镁合金铸轧板材热拉深工艺研究

用拉伸试验机测试了AZ31镁合金铸轧板材的高温力学性能和直角弯曲性能,并对镁合金铸轧板材进行了热拉深试验,研究了拉深温度、拉深速率、压边间隙、润滑方式等工艺参数对板材成形性能的影响。试验结果表明,AZ31镁合金铸轧板材适合于200℃以上拉深,且最小弯曲半径小于4mm,最佳拉深工艺条件为,拉深温度225℃～275℃,拉深速率50mm/min～100mm/min,压边间隙1.125t～1.15t,采用固体润滑剂PTFE,可以得到最大极限拉深比为2.95。     

镁合金AZ31B板材热拉深成形工艺研究

镁合金(AZ3lB)板材的成形性能可以通过热拉深试验来进行观察评估。成形温度选择在100-400℃之间。以获得适合成形的最佳温度范围。使用有限元方法分析了主要工艺参数对坯料成形质量的影响。试验结果表明。成形温度低于200℃时坯料很脆，高于400℃叶坯料表面易发生氧化而不适合成形。当成形温度选择在300一350℃之间。压边力在6-15kN(单位压边力q为0．7—1．7MPa)之间时镁合金具有较好的成形性能，能成功拉深出质量好的筒形件。数值模拟结果表明，坯料与模具间的摩擦因数对产生破裂的影响较压边力的影响程度大。     

基于GTN模型的镁合金异形件颗粒介质成形

对AZ31B镁合金复杂截面零件固体颗粒介质成形过程进行研究。结合镁合金热态单向拉伸试验和有限元逆向法,确定预测热态下镁合金成形极限的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)模型损伤参数。以镁合金异形件为研究对象,基于镁合金GTN损伤模型,采用有限元软件ABAQUS模拟该异形件的成形过程,分析不同工艺参数对工件壁厚和孔洞体积分数的影响,确定了该异形件的最佳成形工艺参数。设计了镁合金异形件固体颗粒介质成形模具并展开了相关试验,试验结果与基于GTN损伤模型的仿真结果基本吻合,并基于最佳模拟参数获得了合格的零件。     

AZ31镁合金板材温热冲压数值模拟与实验研究

采用Gleeble3500热模拟实验机进行了单向拉伸实验,分析了AZ31镁合金板材的力学性能;以此实验数据为基础,对温热冲压过程进行了数值模拟,研究了拉深温度、压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响;通过极限拉深比实验,对数值模拟结果进行了实验验证。结果表明:在极限拉深温度150℃,极限拉深速度15 mm/s,固定压边力的工艺条件下,极限拉深比能够达到2.5。模拟结果表明:模拟结果和实验结果具有良好的一致性;采用变压边力可以明显提高板材的冲压性能,极限拉深比将达到5.0。     

超声振动效应对TA2钛合金板材力学及胀形性能影响

针对钛合金板材塑性变形能力差的问题,进行了超声振动辅助成形工艺的研究,分析超声振动对钛合金TA2板材力学性能及与接触面之间摩擦系数的影响。在此基础上进行了不同宽长比坯料的超声振动辅助胀形实验,分析超声振动对TA2板材胀形力、极限胀形高度的影响。同时,基于网格应变原理,通过不同宽长比坯料极限应变的测量,建立TA2板材的成形极限图。研究结果表明,选择合适的超声振动辅助成形工艺参数, 不仅可以提高TA2板材变形能力,还可以减小摩擦对板材成形性能的影响,从而有效提高了TA2板材的成形极限。     

镁合金拼焊板拉深成形焊缝移动规律

采用有限元数值模拟软件对镁合金拼焊板拉深成形时焊缝移动规律进行了数值分析,建立了镁合金拼焊板筒形件拉深成形有限元模型.对AZ31与AZ80镁合金拼焊板拉深成形进行了数值模拟,分析了压边力及变形温度对焊缝移动规律的影响,得到了筒形件底部及侧壁法兰处焊缝的移动规律.结果表明,筒形件底部焊缝向AZ80侧移动,法兰及侧壁处向AZ31侧移动.模拟结果与试验结果吻合较好,镁合金拼焊板拉深成形时焊缝移动可以通过非均匀压边力或非均匀温度场来控制.     

镁合金方形件液压拉深成形的数值模拟

采用Dynaform有限元软件对AZ31B镁合金方形件的液压拉深过程进行数值模拟,研究了分块压边条件下,压边力加载方式、拉深速度、液压力等工艺参数对镁合金方形件壁厚差值和最小壁厚值的影响规律,并分析了方形件的壁厚分布特点。结果表明:镁合金方形件分块压边液压拉深过程中,当圆角块和直边块初始压边力分别为3和1kN,压力增幅ΔQ为500N,且均采用"增-恒-减"加载方式,液压力取12MPa,拉深速度为3000mm.s-1时,可以获得较好的成形效果;拉深后期,压边力大小不断增大或保持不变对镁合金方形件成形效果的影响程度基本一致;液压力大小对镁合金方形件的壁厚极值分布位置影响较小。     

镁合金方形件液压拉深成形的数值模拟

采用Dynaform有限元软件对AZ31B镁合金方形件的液压拉深过程进行数值模拟,研究了分块压边条件下,压边力加载方式、拉深速度、液压力等工艺参数对镁合金方形件壁厚差值和最小壁厚值的影响规律,并分析了方形件的壁厚分布特点.结果表明:镁合金方形件分块压边液压拉深过程中,当圆角块和直边块初始压边力分别为3和1kN,压力增幅△Q为500 N,且均采用“增-恒-减”加载方式,液压力取12 MPa,拉深速度为3000mm·s-1时,可以获得较好的成形效果;拉深后期,压边力大小不断增大或保持不变对镁合金方形件成形效果的影响程度基本一致;液压力大小对镁合金方形件的壁厚极值分布位置影响较小.     

矩形盒件拉深成形规律及失效分析

矩形盒件在拉深成形过程中易出现起皱、拉裂等形式的失效,严重制约着成形件的使用性能。基于Dynaform进行了三维动态仿真,分析了毛坯形状、压边间隙等因素对其成形极限及壁厚分布的影响,预测了坯料成形过程中失效的产生,并结合实际进行了验证。结果表明:相同尺寸的坯料,采用圆形切弓形坯料比圆形坯料更有利于获得成形效果较好的盒形件;随着压边间隙的增大,成形盒形件的拉裂趋势有所减缓,但失稳起皱趋势越来越严重,当压边间隙从1.2t增大到1.4t时,壁厚的最大减薄率从87.79%减小到33.48%,成形件的拉裂趋势得到有效缓解;实际的拉深试验验证了有限元仿真分析的有效性。     

板材充液成形技术

本文介绍了充液成形工艺及装备,结合塑性成形机理,对板材典型难成形的铝合金深锥形件进行研究,采用有限元分析技术及实验验证相结合,验证了充液成形柔性制造技术提高成形极限的优势,减少了深锥形件的成形次数和退火次数以及配套模具数量和成本。     

Sn-Bi合金介质压力成形下轻质铝板的成形性

提出了Sn-Bi合金介质压力成形方法，利用Sn-Bi合金介质的热敏感特性，通过温度控制其流变行为，可以改变板材压边区的流动状态，同时可实现板材的无压边成形。采用欧拉-拉格朗日自适应网格建立了有限元模型，分析了Sn-Bi合金介质的厚度对成形板材在成形过程的应力、应变和板材厚度分布的影响。揭示了Sn-Bi合金介质压力成形下抑制起皱、破裂的机理。数值模拟结果与试验结果一致，Sn-Bi合金介质压力成形可改善板材成形应力分布，提升板材成形材料流动均匀性，抑制板材失效，为板材的无余量防皱成形方法提供了理论依据。