鍛壓技術(shù)：凸模直徑對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)國際節(jié)能減排要求，汽車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]。汽車車身重量占整車的60% ,所以如何減輕車身重量是汽車輕量化發(fā)展的關(guān)鍵之一。拼焊板的應(yīng)用給車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)的存在嚴重降低了拼焊板成形性能[2]。為了深入研究不同因素對拼焊板成形性能的影響，已提出了多種試驗方法來研究拼焊板成形性能[3-4]。然而，試驗中部分影響因素(如摩擦系數(shù))無法精確控制，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題，通過合理的模型簡化，并用試驗結(jié)果比對，可建立合理的有限元模型。Gaied S等[5]提出了一個數(shù)值模型來預(yù)測拼焊板極限脹形高度(Limit Dome Height , LDH)和成形極限曲線。Tang B T等[6]通過一步有限元法藕合優(yōu)化算法預(yù)測拼焊板成形過程中焊縫移動。特別是在拼焊板成形極限圖的研究中廣泛采用LDH試驗數(shù)值模擬方法[7-8]。關(guān)于金屬板材LD H試驗標準[9]，推薦的試驗方式都是采用半球形凸模對板料進行沖壓脹形，但未明確規(guī)定凸模直徑D的大小，而實際上D對板材成形特征有較大影響。
【結(jié) 論】
（1）板厚比較大時，如TWB1和TWB2，開裂發(fā)生在薄側(cè)母材。相對LDH隨著D增大而不斷減小，極限應(yīng)變隨D增大而增大，當達到臨界值100 mm后相對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D的臨界值約是100. 0 mm。
（2）拼焊板板厚比較小時，如TWB3，開裂發(fā)生在焊縫上，D對相對LDH和極限應(yīng)變無顯著影響。
（3）采用的試樣是激光拼焊板，特點是焊縫的強度和硬度高于母材，而延展性低于母材。試驗中當焊縫置于凹模中心時，結(jié)論可擴展到焊縫強度高于母材、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，D對拼焊板LDH試驗結(jié)果有較大影響。進行拼焊板LDH試驗時，盡量采用較小的D，但必須超過其臨界值，以確保結(jié)果穩(wěn)定。
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