铝合金弹性预应力超声喷丸成形试验

超声喷丸作为一种新型的板料成形技术,具有易操作,能耗少及优良成形性能等优点,广泛应用于板料成形中。但自由状态下,超声喷丸成形也易发生球面变形,因而提出了弹性预应力超声喷丸成形方法,以2024-T351铝合金壁板为研究对象,分析预弯力矩大小、成形轨迹和壁板厚度对成形曲率半径及成形性能的影响。试验中通过控制壁板展向的弯曲曲率来实现弹性预弯。结果表明:预应力超声喷丸能够大幅度减小壁板展向的成形曲率半径,同时增大弦向成形曲率半径,且随着预弯曲率半径的减小,这种减小和增大的效应随之逐渐增大。此外,与自由状态相比,预应力超声喷丸能够产生幅度和深度更大的残余压应力场,且表面粗糙度并未随着预弯曲率的增大而增加。分析认为,弹性预应力超声波喷丸能够进一步提高受喷材料的成形曲率并在一定程度上减小球面变形趋势,对大变形大厚度的单曲率零件成形具有重要的意义。     

四辊连续滚弯侧辊位移计算与数值模拟

在四辊卷板过程中,卷制工件的曲率主要取决于侧辊的位移量。以塑性弯曲理论为基础,对四辊连续滚弯过程中板材各阶段的变形情况进行了理论分析。根据卸载定理推导出双线性硬化模型板材的回弹曲率计算公式,建立了四辊连续滚弯侧辊位移的数学模型。利用ABAQUS有限元软件对四辊连续滚弯过程进行三维动态模拟,对仿真值和理论值进行了比较,分析了不同板厚下侧辊进给量、相对弯曲半径与成形曲率半径之间的关系。结果表明:有限元仿真误差较小,可以用来指导实践;随着侧辊进给量的增加,板厚对成形曲率半径的影响逐渐减小;成形曲率半径随着相对弯曲半径的增加基本呈线性关系变化。     

四辊卷板多道次滚弯成形建模与工艺参数分析

根据对多道次滚弯成形过程与机理的分析和对板料弯曲受力状况的研究,推导出了板料在加载和卸载过程中弯矩和曲率的关系,建立了四辊卷板多道次滚弯成形的数学模型。以该模型为基础,分析了滚弯道次数、板厚对成形力和驱动扭矩的影响规律。研究结果表明:多道次成形时,每一道次的成形力和驱动扭矩与相邻两道次间的半径间隔值和该道次的初始曲率半径有关;采用增加前面道次相邻两道次半径间隔值,减小后续道次相邻两道次半径间隔值的方法有利于提高卷板机的工作能力;将板料成形到相同的曲率半径,驱动扭矩随着板厚的增加而增大。     

铝板矫直中的弹塑性弯曲变化规律实验研究

针对铝板在大压下量矫直过程中出现弯曲曲率大于矫直辊曲率的现象,本文在11辊辊式矫直设备上以1060铝板为研究对象进行了矫直实验,研究了铝板的最大弯曲位置、最小弯曲曲率半径以及铝板与矫直辊的接触位置之间的关系。结果表明:随着压下量的增大,铝板最大弯曲位置偏向于板材的出口方向,偏向的趋势减小;铝板最大弯曲量将大于压下量,两者差值也随之增大;铝板材与矫直辊的接触点不在铝板的最大弯曲位置,接触角随着压下量的增大逐渐增大;随着压下量的增大,以矫直辊顶点对应板材的弯曲曲率作为最大曲率并不可取,且由于塑性铰现象,铝板的最大曲率半径会小于矫直辊半径。     

变辊距拉矫工艺数值分析与辊子间距优化设计

为研究辊子间距对带材拉矫工艺的影响,理论分析了辊子间距和带钢曲率、弯曲辊载荷之间的解析关系。针对“两弯两矫”下的SPCC带钢拉矫工艺,结合有限元计算建立了弯曲辊载荷、带钢伸长率和辊子间距、辊子插入量之间的数学模型,研究了辊子间距对弯曲辊载荷、带钢伸长率的影响规律。结果表明：弯曲辊载荷、带钢伸长率均随辊子间距的增大而减小,且随着辊子插入量的增大,辊子间距对弯曲辊载荷、带钢伸长率的影响逐渐增大;在给定工艺参数空间内,变辊子间距可扩大带钢伸长率控制范围。基于“大张力小插入量”的工艺设计原则,研究了目标伸长率控制下的辊子间距设计方法,对比分析了设计辊子间距31.1 mm与产线辊子间距28.6 mm下的工艺参数,研究表明入口侧张力增大18.6%,弯曲辊载荷减小28.8%,通过辊子间距与工艺参数的组合设计,有效降低了弯曲辊载荷,有利于延长弯曲辊系的使用寿命。     

连续辊压成形中的起皱缺陷分析

三维曲面连续辊压成形技术是一种新型的板材成形技术,通过一对可弯曲辊及其形成的辊缝即可实现双向曲率的板料成形。利用数值模拟方法对连续辊压过程中板材的最大压缩率和板材厚度对起皱缺陷的影响进行了研究。研究结果表明,当最大压缩率过大时,凸曲面件中间部位与鞍形件边缘易产生起皱缺陷,起皱程度随最大压缩率增加而增大。增大板材厚度,对失稳起皱具有抑制作用。对数值模拟结果进行实验验证,利用PRO CMM光学追踪器对实验件进行三维型面测量分析,实验结果证明了模拟结果的正确性。     

柔性辊曲率及下压量对连续柔性成形曲面件形状的影响

柔性辊连续成形是一种新型的曲面成形技术。文章对柔性辊连续成形过程进行数值模拟,分析柔性辊曲率对纵向曲率的影响,以及下压量对横向曲率的影响。结果表明,柔性辊曲率增大时,成形件横向曲率增大,同时纵向曲率也随之增大。下压量增大时,成形件纵向曲率增大,同时横向曲率也随之增大。下压量对横向曲率影响较小,柔性辊曲率对纵向曲率的影响很大。对不同成形条件下柔性辊连续成形进行实验,实验结果通过双目立体视觉测量系统进行测量分析,实验结果与模拟结果相近。     

U形弯曲工艺参数对制件形状和成形载荷的影响

在大口径直缝埋弧焊管UOE成形工艺流程中,U形弯曲件横断面上直壁段的倾角和底部的曲率半径是控制成形质量的两个关键指标。文章采用平面弹塑性模型,借助于有限元数值分析方法,对UOE成形过程中的板坯U形弯曲进行了数值模拟。基于数值模拟结果,分析了在U形弯曲时弯曲凸模和水平辊的工作行程以及水平辊的初始位置等工艺参数对板坯变形规律、弯曲件横断面直壁段倾角、底部曲率半径以及成形载荷的影响。     

Invar 36合金厚板四辊滚弯成形及回弹规律研究

为了分析Invar 36合金厚板的四辊滚弯成形工艺及工艺参数对滚弯回弹的影响规律,进行了不同板料厚度和工艺参数条件下的Invar 36合金厚板四辊滚弯实验,同时基于ABAQUS有限元平台,利用Swift硬化模型、Mises屈服准则,建立了四辊滚弯有限元模型。通过有限元模拟结果与滚弯实验结果的对比发现,随着设定弯曲半径的减小,模拟精度随之提高。总体而言,有限元模拟结果和实验结果吻合度高,利用该有限元模型可精确预测Invar 36合金板料四辊滚弯成形件曲率半径。综合实验和数值模拟结果表明,弯曲半径越大、板料厚度越小、上下辊夹持力越小,则弹塑性变形中弹性应变占比越大,回弹越显著。     

弯曲回弹逆解公式及其在焊管预弯机组设计中的应用

根据小曲率弯曲成形的特点，考虑了板料弯曲的纯弹性变形部分对回弹的影响，推导出根据板料强度、厚度和最终成形半径直接计算弯曲半径的回弹逆解公式，并应用于大口径UOE焊管预弯成形的设计上。根据计算公式给出了B-X100钢级板料UOE焊管预弯成形的预弯辊半径优化设计诺谟图。