钢板不等温拉深成形的影响因素研究

建立了高温下方盒形件不等温拉深成形的有限元模型.利用正交试验,研究热冲压过程中模具温度对22MnB5钢板的不等温拉深成形能力的影响,并分析零件几何参数对22MnB5钢板的不等温成形能力的影响.结果表明,模具温度越高,22MnB5钢板的成形能力越好;其中凹模温度对成形能力的影响最大,压边圈影响次之,凸模温度影响不大.方盒形件的凸、凹模圆角半径越大,22MnB5钢板在高温下不等温拉深成形能力越好;转角半径越大,转角区域越不易起皱.     

工艺参数对AA5754铝合金温成形回弹的影响

以圆筒拉深件切环实验为基础,采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法,对温成形过程中铝合金圆筒拉深件在不同工艺参数下的回弹特性进行研究,建立铝合金温成形的有限元模型.基于正交试验对圆筒拉深件进行数值模拟,研究板料成形初始温度、冲压速度、摩擦系数、压边力、凸模圆角半径、凹模圆角半径及凸凹模间隙对制件回弹的影响,并确立优化工艺参数组合.研究结果表明:从工艺参数对制件回弹影响的显著水平来看,板料成形初始温度最高,增加成形初始温度可显著减小制件回弹;压边力次之,其后依次为凹模圆角半径、凸凹模间隙及摩擦系数,而冲压速度和凸模圆角半径低至几乎可以忽略.     

DP780高强钢板的弯曲凹模圆角曲形优化

针对冲压成形过程中模具磨损及零件表面黏模等问题,以DP780高强度钢板U型弯曲成形为例,采用有限元数值模拟及工艺试验相结合的方法,对弯曲成形模具凹模圆角区域进行磨损区域预测及凹模圆角优化设计。研究结果表明:基于FEM-Archard磨损模型预测的弯曲成形黏模区域与试验结果相吻合;凹模圆角和形状对模具圆角表面磨损深度影响很大,凹模圆角半径越大,磨损深度越小;偏差-椭圆弧比标准圆弧、椭圆弧具有更好的抗成形黏模性能。     

超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺设计及优化

安装在车门内的防撞梁是提高轿车侧碰撞安全性的关键部件,国外高安全性轿车都采用超高强度钢板制造防撞梁,但超高强度钢板成形困难,普遍采用成本高的加热成形方法。笔者介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某高级进口型轿车超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺过程进行模拟仿真,并优化成形工艺,主要研究了温度对超高强度板内部组织变化起的作用。通过模拟和实际对比研究工艺补充面对零件成形及回弹的影响,并设置凸顶得到了优化的工艺型面,为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。     

感应回火对冷成形高强度钢方管力学特性的影响

针对直接冷弯成形工艺制备的高强度钢方管出现弯角力学性能下降、冷作硬化效应明显和残余应力集中等问题,提出了在线局部感应回火工艺.该工艺有效解决了冷成形高强度钢方管角部缺陷问题,并发现不同感应回火温度对弯角力学性能有较大的影响.结果表明:当回火温度在650℃时,方管弯角处强度和延伸率与原材料性能接近,在酸洗压扁实验中的压下量超过方管对角线1/2仍没有裂纹出现,残余应力大小和分布也得到一定程度的改善;当回火温度为700℃时,高强度钢方管弯角强度开始降低,热影响区变大,残余应力分布异常.     

钢板高频感应加热过程电磁-热耦合场分析

研究静止式钢板感应加热,基于COMSOL Multi-Physics软件开发了二维电磁热耦合数值模型,温度计算结果与实验结果吻合;并分析了感应加热过程中钢板的电磁场分布规律和温度场分布规律.感应器加装导磁体后使涡流产生的焦耳热集中分布于感应器正下方,提高了加热效率.最后,研究了感应加热工艺参数对温度的影响,即在其他加热参数相同的情况下,感应器加载电流、电流频率越高,钢板加热速度越快;感应器与钢板间距越大,钢板加热速度越慢.     

载重汽车用直齿轮冷挤压工艺参数多目标优化

针对大模数直齿轮冷挤压成形后端面加工余量大、齿顶塌角大和成形载荷大的问题,以齿顶圆角、入模角、劈分厚度、定径带长度为优化变量,应用响应面法和有限元数值模拟对齿轮冷挤压成形工艺参数进行多目标优化。以减小齿轮端面加工余量、提高齿顶充填性和降低成形载荷为目标,分别建立3个目标函数的二阶响应面模型,通过在可行变量空间内寻优,将优化后的最优工艺参数进行验证。研究结果表明:得到的模型预测精度高,能较好地描述3个目标函数关于设计变量的响应。大模数直齿轮冷挤压成形最优工艺参数为:齿顶圆角1.6 mm、入模角40°、劈分厚度2 mm、定径带长度15 mm。采用最优工艺参数加工的试样的端面加工余量降至1.91 mm,齿顶塌角量降至0.29 mm,成形载荷降低18.2%。工艺实验证明采用多目标优化得到的工艺参数可以获得合格的产品。     

连铸中间包钢液加热方式的模拟

研究采用模型实验法，以重庆特殊钢厂弧型连铸机、成都无缝钢管厂水平连铸机为原型，探索了中间包感应加热的温度场和升温效果，实验中使用了微机采集数据，并对数据进行系统的处理，在此基础上与电渣加热模型实验比较，结果表明：两种加热方法都可以提高中间包内的钢液温度，只是温度分布有所不同。模拟感应加热的热效率可达８０％，对结果进行了无量钢化处理，推算出热态中间包的温度分布。     

高强度钢筒形件拉深工艺研究

影响筒形件的拉深工艺的参数有凸凹模间隙、压边力、凸凹模圆角半径和冲压速度等.为了探究不同因素对于拉深工艺的影响大小,采用有限元模拟分析了前3个工艺参数对高强度钢筒形件拉深成形的影响,并对筒形件不同位置的厚度及硬度进行测试分析.结果表明,前3个工艺参数因素对筒形件最大减薄率和最大增厚率影响主次并不一样,其中对最大减薄率影...     

薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形方法

针对毛坯厚度1mm的薄壁铝合金封头零件,提出了挡板辅助旋压成形工艺,并采用数值模拟方法进行研究,讨论了挡板辅助旋压成形中的主要工艺参数进给率、旋轮圆角半径和旋轮安装角对成形质量的影响.结果表明:相对于传统的先剪切旋压后普通旋压的多道次成形工艺,挡板辅助旋压成形工艺能够减少工序道次,提高成形效率并改善壁厚均匀性;在径厚比增大到300的情况下,传统工艺需要增加道次来解决起皱问题,而挡板辅助旋压成形工艺仍然可以一道次成形,且径厚比越大,其对壁厚均匀性的改善作用越明显;旋轮圆角半径对壁厚均匀性和贴膜度的影响最大,减小旋轮圆角半径可使贴膜度提高,但会降低壁厚均匀性.     

卡车用BIF340和St14钢板冲压成形的数值模拟分析

针对汽车典型冲压件单曲度扁壳,建立其冲压模型,应用Dynaform的数值模拟技术对高强度钢板BIF340的成形性能进行了研究。结果表明,用高强度钢BIF340代替St14成形汽车冲压件,通过反复优化工艺参数,高强度钢表现出了良好的成形性,并且所成形零件的厚度分布均匀性得到改善。同时还可知用高强度钢BIF340代替St14成形汽车冲压件,压边力需要变小,冲压速度变小,零件厚度变薄。     

基于数值模拟和回归正交设计的AA5754铝合金温成形回弹特性

以圆筒温拉深切环实验为基础,采用数值模拟与回归正交试验相结合的方法,建立铝合金温成形过程中板料成形初始温度、摩擦因数、压边力、凹模圆角半径和凸凹模间隙与回弹之间的回归模型,得出各工艺参数对制件回弹的影响规律,确定最优工艺参数组合。通过回归模型进行回弹预测,并与相同工艺条件下4种温度的实验结果和数值模拟结果进行比较。研究结果表明:回归模型显著性明显,拟合度高,预测结果具有较高的可信度。     

螺旋翅片管轧制的中频感应加热数值模拟

在对钢管中频加热过程进行理论分析的基础上,从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,考虑了材料物理性能随温度变化对加热过程的影响,使用Ansys软件建立了钢管电磁-热耦合分析的有限元模型,对钢管中频感应加热问题进行了数值模拟计算. 计算结果中工件外表面温度与实测温度相差5.19%,吻合较好. 提出了感应透热深度的概念,并以此区分钢管内感应加热区域和热传导区域. 根据模拟结果讨论了钢管感应透热深度及温度分布的影响因素,并证明了双线圈感应加热工艺在工件温度分布、热效率及频率分配方面的合理性.     

工艺参数对高强度钢冷冲压界面温度影响分析

为探究先进高强度钢冷冲压成形过程中板料-模具界面温度场变化,以DP590钢板U形件冷弯曲过程为研究对象,采用热力耦合有限元静力算法建立弯曲过程的数值仿真模型,完成了板料-凹模圆角区界面温度场数值模拟,分析了相对圆角半径、压边力、拉伸速度和摩擦系数对界面温度峰值的影响.研究表明:随着模具相对圆角半径减小、拉伸速度增大、摩擦系数增大,板料-凹模圆角区界面温度峰值明显增加;压边力对瞬态阶段界面温度峰值没有明显影响,而稳态阶段界面温度峰值随压边力增加而增大,当压边力压实变形板料后其峰值逐渐趋于稳定.     

热成形温度对高强钢方管组织及性能的影响

为了克服传统辊弯工艺和设备对室温下高强钢的影响,提出弯角局部感应加热辊压成形工艺制备高强钢方管,并通过单向拉伸试验、断口形貌观察、微观组织扫描电镜观察和X射线衍射分析研究热辊压成形温度对高强钢方管弯角处组织及力学性能的影响。结果表明,随着温度的升高,弯角力学性能得到明显的改善,断口形貌由室温下解理断裂逐渐过渡为韧性断裂,弯角处微观组织由板条状贝氏体向粒状贝氏体发展且多边形铁素体晶粒开始长大,方管外表面周向和纵向残余应力都明显降低且分布更加合理。综合实验分析,高强钢方管热辊压成形工艺的最佳温度为650益。     

Inconel 718平面移动强化感应加热工艺的温度调控分析

针对平面感应加热工艺线圈磁场难以有效集中、回路空气阻抗过大、加热不均匀等困难,以航空应用较广的镍基高温合金Inconel 718为研究对象,开发了一种表面加热温度可精确调控的可移动平面强化感应加热工艺,并进行了电-磁-热场耦合转变机理以及加热温度的精确调控分析。基于Flux2D建立了该工艺的电-磁-热耦合有限元模型,分析了影响加热温度的主要工艺参数,并结合所搭建的实验平台进行了加热温度验证。此外,结合响应曲面法(RSM)建立了温度的预测控制模型,主要输入工艺参数为电流强度、频率、移动速度和表面冷却系数。进行了三组不同温度分布形态的调控实验分析,结果表明,基于RSM所建立的温度预测模型与实验的调控误差为20%,在可接受范围内。可以认为,通过合理调节该平面移动强化感应加热工艺参数,能够实现加热温度的预测和准确调控。     

QSTE700型冷弯高强度钢方管的冷作硬化效应

针对直接成方冷弯QSTE700型高强度钢方管的直边和角部进行单向拉伸试验,分析了其不同部位的力学性能,并将试验结果与普碳钢方管进行对比.结果表明:成形后,高强度钢方管直边部分的屈服强度和抗拉强度的增幅不大,焊缝区域的屈服强度提高了约10%;方管角部的屈服强度平均增幅为17.78%,明显低于普碳钢方管角部屈服强度的增幅,角部屈服强度的提高与实际的成形圆角有关.同时,将方管分为直边区和角部区,分别赋予材料真实力学性能参数进行有限元模拟,所得结果比均匀化材质更接近于真实情况.     

先进高强度双相钢汽车板剪切断裂实验

通过翻边实验和槽型件实验,研究了先进高强度双相(DP)钢在小半径拉弯成形中的断裂特性.翻边实验表明,高强度DP钢强度级别越高越容易发生剪切断裂.槽型件实验与仿真表明,高强度DP钢的断裂特性与压边力大小关系密切,压边力大则弯曲圆角处容易发生剪切断裂;压边力小则易在侧壁上发生颈缩断裂.先进高强度DP钢最终的断裂模式是剪切断裂和颈缩断裂相互竞争的结果,任一断裂条件先达到则板料发生该种断裂.     

基于响应曲面法的强化感应加热数值仿真

感应加热技术广泛应用于钢件的表面硬化处理等工艺。近年来,由磁介质材料制作而成的聚能器(MPB-MFC)的应用使得感应加热工艺具有了更高的能力和效率。然而这种新型感应加热工艺的机理研究以及精确控制性还有待提高,因此,对这种工艺过程的设计和优化进行数学建模以及有限元仿真研究非常有必要。该文研究了基于这种聚能器的强化感应加热过程中的能量传递机理,并对比分析了45号钢的强化感应加热实验以及有限元建模仿真研究。有限元模型综合考虑了电磁热的耦合问题以及材料的非线性磁-热特性因素。该有限元模型具有较高的准确性,仿真结果与实验结果达到了较好的吻合度。最后还通过响应曲面法(RSM)分析了影响温度精确性的工艺参数。     

超大高径比棒料平锻成形钢拉杆U型头预制坯工艺分析及模拟

为了解决传统U型钢拉杆存在的生产工艺落后、加工周期长、材料利用率低等问题,提出一体式钢拉杆成形工艺。以35型钢拉杆U型头预制坯的成形为研究对象,设计了3道次加热镦粗方法,采用DEFORM-3D有限元软件分析了不同工艺条件下镦粗后温度场、应力场的模拟结果,探讨了成形效果较佳的热成形工艺参数,并通过实验验证成形的可行性。结果表明,各道次较佳的热成形工艺参数如下:第1道次始锻温度为1 150℃、冲头速度为20 mm/s,第2道次始锻温度为1 150℃、冲头速度为30 mm/s,第3道次始锻温度为1 100℃、冲头速度为20 mm/s;在该热成形工艺参数下,各道次的成形力分别为1 520,2 090,5 290 kN,各道次的胀模力分别为5 870,6 710,8 830 kN;镦粗后金属流线分布合理,没有出现交叉、折叠等现象,成形效果较好。采用3道次热镦粗方法制备预制坯,制件内部的等效应力分布都比较均匀,可以形成质量良好的制件,研究结果可为35型钢拉杆U型头预制坯的镦粗聚料工艺设计以及设备选择提供参考。