凹模温度对AZ31B镁合金板材冲压成形性能的影响

采用Nakazima半球凸模胀形法获取不同凹模温度下AZ31B镁合金板材的成形极限曲线(FLC),研究了温冲压过程中凹模温度对镁合金板材成形性能的影响.运用有限元法对等双拉试样进行热-力耦合模拟,得到不同凹模温度下的温度场,分析AZ31B镁合金板材与凹模在热传递过程中的热-力耦合关系.另外,通过试制汽车行李箱铰链支架盖板零件,验证了实际工况下凹模温度对AZ31B镁合金板材成形极限的影响.结果表明:凹模温度的降低,会显著改变AZ31B镁合金薄板成形时的温度梯度分布,造成材料成形极限的下降以及破裂位置的改变;不同凹模温度下所得FLC的模拟值与其实验值相符.     

热轧AZ31镁合金薄板的室温成形性

针对AZ31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用不同轧制温度获得镁合金板材,使用半球形凸模胀形,绘制镁合金室温成形极限图并分析轧制温度对镁合金板材组织和室温成形能力的影响.发现AZ31镁合金板材的成形性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关.基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的情况下,晶粒尺寸对板材的成形性能起决定性影响.     

基于Gurson模型的镁合金板材温热冲压成形研究

在Gurson损伤模型的基础上,采用有限元数值模拟与温热冲压实验相结合的方法,对镁合金板材温热冲压成形过程中的材料损伤过程进行了预测.考虑了板材的塑性各向异性行为,通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS/Explicit中.采用单轴拉伸试验数据与有限元数值模拟结果进行迭代,确定了Gurson模型所需要的材料参数.使用ABAQUS模拟得到了镁合金板材温热冲压过程中微孔洞的演变及分布规律.通过扫描电子显微镜,对不同温度下的AZ31镁合金板材由孔洞增长和聚合引起的内部损伤演化进行了观察分析.研究结果表明,板材中微孔洞的分布与实验数据相吻合,说明本文所提出的方法可以应用于金属板材温热冲压成形性能预测.     

镁合金板材温热冲压成形热力耦合数值模拟

采用Gleeble3500热模拟试验机进行单向拉伸试验,获取了材料的力学性能参数,分析了AZ31镁合金板材的力学性能特点.采用热力耦合技术对镁合金板材温热冲压过程中的温度场进行了数值模拟,研究了冲压过程中温度场的分布规律,并对差温拉延工艺进行了分析.结果表明:差温拉延工艺可以提高镁合金板材的温热成形性能;采用热力耦合技术的数值模拟更能反映AZ31镁合金板材的温度敏感特性.     

镁合金温拉深工艺的有限元模拟和实验研究

通过实验方法和有限元分析研究AZ31(3%Al,1%Zn,质量分数)镁合金的温拉深成形。利用有限元分析研究工艺参数对盒形件拉深性能的影响,预测成形过程中缺陷的产生及扩展。通过模拟得出的成形极限图发现200℃和250℃下板材成形性能良好;通过对厚度进行测量发现200℃时的厚度分布更均匀,而拉深速度为18 mm/min时没有发生断裂缺陷;当拉深速度达到66 mm/min和180 mm/min时在凸模拐角处发生断裂;在不断升高温度条件下,AZ31板材的成形性能有显著提高;温度和速度对盒形件的拉深成形均有很大的影响。实验和数值模拟结果匹配,可以通过有限元分析来指导实验。     

航空连接件冲锻成形工艺模拟及优化

采用有限元模拟方法,对圆环形航空连接件成形工艺进行仿真模拟,从3种不同成形工艺方案中选择最佳方案,对所选工艺方案进行冲锻工艺参数优化,研究冲头截面尺寸对凸台成形效果的影响。结果表明,采用单一冲头完成弯曲和凸台的成形,冲头截面尺寸在长宽方向均向外偏置0.15mm时成形效果最好,最佳冲头截面尺寸为5.3mm×2.15mm。采用上述截面尺寸的冲头成形出的零件,实验验证符合使用要求。     

镁合金开发研究的动态与发展

本文节选自《镁合金及其成形技术的国内外动态与发展》一文，该文章综述了耐热镁合金、耐蚀镁合金、高强高韧镁合金、变形镁合金等高性能镁合金材料的最新发展，镁合金压铸、半固态铸造、挤压铸造、超塑性、冲锻等成形技术的最新开发研究成果。     

35CrMo曲轴热成形材料模型的研究

本文通过对大型曲轴用钢３５ＣｒＭｏ 的热力模拟试验和数据处理,探讨了曲轴弯曲镦锻的热成形机制,研究了变形温度、应变速率等参量对３５ＣｒＭｏ 钢应力应变关系和再结晶特征的影响。建立了该类钢热成形的材料模型、给有限元数值模拟曲轴弯曲镦锻热成形过程提供了基本数据,也为大型曲轴热成形力能参数和温度制度的合理确定提供了科学依据。材料模型的确定,对于研究热成形实质,预报与控制工艺质量和产品质量乃至新工艺开发都有重要意义。     

基于韧性断裂准则的AZ31B镁合金板材成形极限预测

结合损伤起始判据和损伤演化准则,建立了完整的韧性断裂准则,基于ABAQUS中韧性损伤材料模型对AZ31B镁合金板材成形极限进行了预测。通过拟合单向拉伸应力应变曲线得到材料本构模型及损伤演化参数,建立了板材的Nakazima半球形凸模胀形有限元仿真模型,再基于韧性断裂准则预测了AZ31B镁合金板材室温下的成形极限,并分析了不同板材断裂失效判据对成形极限的影响。研究结果表明,基于所建立的韧性断裂准则,并以损伤演化过程中应变路径转变作为断裂失效判据,可以较准确地预测镁合金板材成形极限,得到的成形极限图与实验结果吻合较好。     

利用表面纳米化技术改善AZ31镁合金的弯曲性能

镁合金因为其低密度和高比强度,成为新一代的结构材料。对比钢铁和铝合金,镁合金板材的弯曲成型性能相对较差。对于如何提高其成型性能成为了近年来的研究重点。表面纳米化是一种有效提高镁合金强度和表面硬度的手段,然后镁合金在表面纳米化之后,其塑性会明显降低,从而影响成型性能。 本文通过超声喷丸的方式,在镁合金的表面制备了不同厚度（51–145 μm）的纳米层,研究了表面纳米化之后的AZ31镁合金板材的V型弯曲性能。通过研究发现,双面纳米化处理的镁合金表现出和未处理相近的弯曲性能。同时,单面处理的板材表现出优于未处理板材的弯曲性能。当纳米层在弯曲过程中位于单侧处理的板材的内测,其改变了板材中性层在弯曲过程中的外移趋势,从而提高了弯曲性能,研究表明这种提高是非常有限的。在超声喷丸5 min处理的板材中,其中性层偏移最少,更厚的纳米层使得中性层偏至板材内测,从而降低弯曲性能。当纳米层在弯曲过程中位于板材的外层时,板材的弯曲性能也得以提高并且提高程度随着纳米层厚度的增加而增加。这是因为纳米材料在弯曲过程中导致了应力应变的再分布。在板材外层增加纳米层后,其弯曲顶端得到了应力更大应变更小的一种分布情况,而这种分布有利于纳米化后的板材的弯曲,从而阻止了裂纹的产生,提高了弯曲性能。     

两道次板材渐进成形过程仿真与实验验证

针对渐进成形工艺加工侧壁较陡零件时板材厚度减薄严重的问题,通过建立基于ABAQUS的两道次板材渐进成形有限元模型,比较单道次与两道次成形路径下零件厚度分布和等效塑性应变历史变化规律,研究了两道次成形策略对板材成形极限的影响。结果显示,与单道次成形件相比,两道次成形件变形量最大的区域离零件底部更近,在所选A、B、C3点处的等效塑性应变最大值分别减小了66.2%、81.9%和36.0%,且板材变形更加均匀,使零件最小厚度增加了16%左右,表明两道次成形路径能大幅提高板材成形极限。经实验验证,数值模拟结果基本与实际吻合。     

铝合金半固态反挤压过程的数值模拟

材料在半固态下具有特殊性质,运用有限元数值模拟技术,研究材料在半固态成形过程中的应力场、应变场和温度场的分布规律,预测金属在成形过程中的充型行为、可能产生的缺陷和最佳工艺参数等信息,可为实际生产提供理论依据。对半固态2017铝合金的反挤压过程进行了数值模拟,研究了变形温度、凸模速度、凸模压下量、挤压比和摩擦因子等工艺参数对变形过程中应力、应变和温升的影响,并优化了变形工艺参数。     

一种板材小圆角胀压复合成形工艺解析

针对薄壁板材零件小圆角特征成形制造难的问题,提出了一种新型胀压复合成形工艺.其关键工艺参数为:预成形高度、预成形凹圆角大小和终成形胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系.预成形高度决定了终成形小圆角的材料储备,预成形凹圆角的最佳值为充液拉深时凸模圆角可取的最小值,通过理论分析给出了预成形高度和预成形凹圆角的计算方法.建立了胀压复合成形过程力学模型,通过应力状态分析给出了不同胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系下坯料圆角区变形状况.同时基于有限元模拟和工艺试验,研究了预成形高度和终成形胀形压力与背压匹配路径对试验件成形质量的影响,验证了理论分析的准确性,并证明了该新工艺的适用性.     

镁合金板材温热成形性能

通过热模拟单拉试验,获得了AZ31镁合金板材在不同工艺条件下的真实应力应变曲线,分析了温度和应变速率对流变应力的影响.通过极限拉伸比试验,研究了轧制、退火、拉伸温度、拉伸速度、拉延间隙以及压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响.结果表明:交叉轧制和退火工艺能够显著提高镁合金板材的力学性能;在极限拉伸温度150℃、极限拉伸速度15 mm/s的工艺条件下,极限拉伸比能够达到3.0;AZ31镁合金板材适宜的拉延间隙为板厚的1.2倍.     

翻边拉深复合变形零件成形过程的数值模拟和实验验证

介绍了静力隐式弹塑性有限元板料成形软件的基本理论和关键技术.在板料成形时,翻边拉深复合变形零件的成形规律比单一拉深变形零件的成形规律更难以预测.采用MSC.Marc软件对翻边拉深复合变形零件的冲压成形过程进行了数值模拟,详细分析了零件关键特征区域材料的应力、应变、厚度分布和成形极限的模拟结果,并将板料厚度的模拟结果与实际测量结果进行了比较.结果表明,应用数值模拟技术可以预测复合变形拉深零件的起皱、破裂、回弹等缺陷,减少反复试验的次数,提高成形零件的质量.     

柔性模薄板成形的数值模拟

柔性模薄板成形在工程应用中常称为橡皮垫成形，这种成形工艺由于生产周期短、成形质量高而被广泛用于飞机、汽车以及其它工业的板件的生产.目前，对于这种成形过程的研究主要集中在试验研究，数值方面的研究非常少，本文用三维动态有限元方法对柔性模薄板成形过程的模拟，通过在计算机上反复模拟成形过程，得到比较合理的各种工艺参数、刚性模具尺寸以及柔性橡皮的类型.为了完整性，文中首先给出了三维有限元理论的基本方程，然后分析了一个典型零件的模拟过程，同时还对橡皮硬度对成形的影响进行了分析，最后给出了典型零件厚度的计算结果与试验结果比较.     

基于Autoform多工位连续冲压成形数值模拟

文章通过研究某轿车C柱连接支架件零件图,确定零件成形工序,并运用Autoform软件分析计算零件的原始毛坯展开图,初步确定零件的成形工艺方案。采用Autoform软件、单工位多工序的有限元建模及数值模拟方法模拟板料的多步成形过程,研究板料的成形工艺(凸、凹模间隙)、成形效果(是否有开裂、起皱、叠料)及弯曲回弹量等对板料变形情况的影响,从而确定合理的工艺参数,制定合理的工艺方案,并通过实冲验证了数值模拟的有效性。     

模压变形工艺及其研究进展

为了系统地研究模压变形工艺在制备大体积超细晶金属板材方面的应用,在介绍模压变形工艺基本原理、塑性力学解析及分类的基础上,阐述了变形道次、变形温度和模具结构等工艺因素对模压变形的影响规律和机理,归纳了变形材料的热稳定性、工艺改进及变形路径、变形均匀性分析及工艺优化等关键问题,对模压变形工艺在室温难变形金属板材中的应用、变形板材的塑韧性和成形性能改善以及工艺的塑性变形机理等方面的研究趋势进行了展望:未来模压变形工艺将着眼于镁合金、钛合金等塑性加工能力差但又极具工业应用潜力的金属板材,注重变形板材使用性能的调控机理与方法的研究,寻求防止裂纹产生的有效工艺措施,同时系统深入地揭示模压变形材料组织结构和性能的演变机理,为揭示模压变形材料组织结构和性能的演变机理提供了参考。     

三维曲面柔性轧制辊形计算方法

分析了利用曲面柔性轧制方法实现三维曲面件成形过程中板料厚度变化与轧制变形之间的关系,推导出当工作辊弯曲形状为圆弧时,凸曲面柔性轧制不均匀辊缝的辊缝分布以及工作辊排布函数公式.根据该公式对凸曲面柔性轧制进行数值模拟研究,并通过计算将离散辊全局压下量转化为局部压下分量,得到较好的模拟结果.研制了小型实验装置并进行成形实验,得到典型实验件.数值模拟与实验结果表明,曲面柔性轧制用于成形三维曲面零件具有可行性和实用性.     

板材冲裁和翻口工艺特征识别及图形转换的研究

该文针对冲孔、翻孔两类板材冲压成形工艺方法的主要特点，设计了两类成形件的特征识别规则．根据形状特征与冲压加工特征间存在着单映射的关系，可以充分利用模型中的几何信息和拓扑关系来识别零件的特征．因板材零件的厚度与整个零件尺寸比较是小的，可以假设零件厚度为常数．在消除厚度边和厚度边组成的面后，其余边和面分成上、下两组．两组的几何边界和拓扑结构是相同的，上、下两面的法向矢量方向相反．通过对读入的IGES三维线框文件进行预处理，使之满足特征识别的需要，采用基于几何推理的特征识别技术实现了对冲压件主型面特征、冲孔特征、翻孔特征的识别与提取，从而为后期冲压工艺方案的制定做准备．