鍛壓技術(shù)：凸模直徑對(duì)拼焊板極限脹形成形性能影響的數(shù)值模擬
2023-01-02【作 者】陳水生;孫東繼
為響應(yīng)國(guó)際節(jié)能減排要求，汽車(chē)制造商正積極尋求提高燃油效率和降低排放的方法。據(jù)研究分析，整車(chē)重量每降低10%，能源消耗降低6%一8%，排放同比例降低[1]。汽車(chē)車(chē)身重量占整車(chē)的60% ,所以如何減輕車(chē)身重量是汽車(chē)輕量化發(fā)展的關(guān)鍵之一。拼焊板的應(yīng)用給車(chē)身輕量化提供了有效的途徑。但是由于焊縫硬化和熱影響區(qū)的存在嚴(yán)重降低了拼焊板成形性能[2]。為了深入研究不同因素對(duì)拼焊板成形性能的影響，已提出了多種試驗(yàn)方法來(lái)研究拼焊板成形性能[3-4]。然而，試驗(yàn)中部分影響因素(如摩擦系數(shù))無(wú)法精確控制，或部分因素(如板厚比)的規(guī)格不存在。有限元法可有效解決這些問(wèn)題，通過(guò)合理的模型簡(jiǎn)化，并用試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，可建立合理的有限元模型。Gaied S等[5]提出了一個(gè)數(shù)值模型來(lái)預(yù)測(cè)拼焊板極限脹形高度(Limit Dome Height , LDH)和成形極限曲線(xiàn)。Tang B T等[6]通過(guò)一步有限元法藕合優(yōu)化算法預(yù)測(cè)拼焊板成形過(guò)程中焊縫移動(dòng)。特別是在拼焊板成形極限圖的研究中廣泛采用LDH試驗(yàn)數(shù)值模擬方法[7-8]。關(guān)于金屬板材LD H試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[9]，推薦的試驗(yàn)方式都是采用半球形凸模對(duì)板料進(jìn)行沖壓脹形，但未明確規(guī)定凸模直徑D的大小，而實(shí)際上D對(duì)板材成形特征有較大影響。
【結(jié) 論】
（1）板厚比較大時(shí)，如TWB1和TWB2，開(kāi)裂發(fā)生在薄側(cè)母材。相對(duì)LDH隨著D增大而不斷減小，極限應(yīng)變隨D增大而增大，當(dāng)達(dá)到臨界值100 mm后相對(duì)LD H和極限應(yīng)變均趨于恒定;摩擦系數(shù)為0. 08條件下，母材冷軋鍍鋅板DC56D + Z拼焊板的LDH試驗(yàn)D的臨界值約是100. 0 mm。
（2）拼焊板板厚比較小時(shí)，如TWB3，開(kāi)裂發(fā)生在焊縫上，D對(duì)相對(duì)LDH和極限應(yīng)變無(wú)顯著影響。
（3）采用的試樣是激光拼焊板，特點(diǎn)是焊縫的強(qiáng)度和硬度高于母材，而延展性低于母材。試驗(yàn)中當(dāng)焊縫置于凹模中心時(shí)，結(jié)論可擴(kuò)展到焊縫強(qiáng)度高于母材、延展性低于母材的相同母材、不同厚度拼焊板。
（4）板厚比較大時(shí)，D對(duì)拼焊板LDH試驗(yàn)結(jié)果有較大影響。進(jìn)行拼焊板LDH試驗(yàn)時(shí)，盡量采用較小的D，但必須超過(guò)其臨界值，以確保結(jié)果穩(wěn)定。
以下是正文：
