随行程变化变压边力拼焊板盒形件成形性能研究

焊缝两侧材料变形不均匀引起的焊缝移动和成形性能下降是拼焊板成形过程中需要解决的难题，变压边力技术可以增大成形工艺调整范围、提高冲压件成形质量。本文在拼焊板成形过程中加载随行程线性渐增变化的变压边力，并应用动力显式数值模拟软件模拟差厚拼焊板盒形件的成形过程，研究变压边力控制对拼焊板成形性能的影响。结果表明，在相同的焊缝移动量下，线性渐增变压边力与定常压边力相比增大了引起焊缝移动的薄侧变形区域材料的长度，缓解了薄侧材料的应变集中，提高了拼焊板成形性能。     

激光拼焊门内板开裂敏感因素研究

焊缝附近区域的开裂是拼焊板零件冲压成形主要质量问题之一,这种现象是由于母板变形的不均匀性导致弱板过大变形,零件结构形状、模具、冲压工艺参数的不合理都可能增加拼焊板变形不均匀的趋势.以某车型拼焊板门内板为研究对象,分析了在其冲压成形过程中可能导致开裂的因素,建立了能够真实反应成形状况的有限元模型.通过数值模拟分析了实际生产过程中可以操作的因素对成形危险区开裂的影响规律,为生产中开裂问题的处理提供了参考:在模具设计阶段应允分考虑局部特征的影响;在调模与制造阶段可以通过设置合理的凹模圆角与拉延筋获得较好的成形零件;此外,拼焊板坯料的形状及初始摆位与成形质量也密切相关.     

差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳行为研究

对0.7mm/1.0mm厚度组合的B170P1钢激光拼焊板试件进行半球凸模胀形试验,分析不同应变状态下拼焊板的变形、失稳特点及应变分布情况,研究其拉伸失稳规律。研究表明,拼焊板试件的变形失稳主要发生于薄侧母材,且随应变状态由单拉向平面等双拉的转变,应变分布趋于均匀,失稳位置向焊缝靠近;在变形过程中,靠近焊缝的薄侧母材在平行于焊缝方向的变形受到厚侧母材及焊接区的影响,其应变路径快速向平面应变漂移,达到成形极限状态,降低了拼焊板的成形性能。焊缝的存在导致差厚激光拼焊板各部分变形不均匀,在差厚激光拼焊板的实际应用中,应采取适当措施抑制薄侧母材的局部变形,增加厚侧母材塑性变形的比例,提高差厚拼焊板的冲压成形性。     

应用变压边力控制技术改善拼焊板的成形性能

基于简化的拼焊板2D截面模型分析了控制焊缝移动的拼焊板薄厚两侧所需的压边力关系式,提出了分段压边圈作用下的拼焊板冲压成形方案。应用数值模拟技术进行了矩形盒冲压仿真,验证了分析结果的有效性,分析了变压边力对拼焊板成形性能的影响。研究结果表明:拼焊板薄侧加载比厚侧较大的压边力,有效减少了焊缝移动,减小了薄侧材料的应变集中,改善了薄厚两侧材料变形均匀性,从而提高了拼焊板的成形性能,为提高拼焊板成形质量提供了新思路。     

不等厚拼焊板材的成形性实验研究

不等厚拼焊板由于焊缝的存在及其方位影响，又由于坯料强弱不均，可以引起坯料的冲压变形性能发生显著变化。本文通过焊接工艺对比，比较了激光焊、滚压电阻焊和氩弧焊工艺对拼焊板塑性变形性能的影响；对拼焊板试析进行拉伸实验，确定了焊缝方位和薄厚板比例对试件塑性变形的影响；进行了不等厚拼焊板件的半球拉深实验和方盒件拉深实验，总结了拼焊板材的冲压成形性能和不均匀变形规律。     

铝合金FSW拼焊板塑性变形规律研究

铝合金搅拌摩擦焊拼焊板焊缝各区力学性能的差异导致拼焊板成形时严重的不均匀性,降低了拼焊板的成形性能,极大地限制了铝合金拼焊板的应用。以2024铝合金搅拌摩擦焊拼焊板为研究对象,通过实验和有限元模拟系统研究接头力学性能失配对铝合金拼焊板塑性成形性能的影响规律和机理。对铝合金搅拌摩擦焊接头进行金相检验和硬度测试,根据接头组织及硬度分布特征,将搅拌摩擦焊接头划分为焊核区、热机影响区、热影响区以及母材区4个部分,以此建立搅拌摩擦焊接头的有限元模型,并对接头变形过程中的约束与协调变形规律进行分析。接头变形时拉伸应力在屈服应力最小的区域最低,在屈服应力较大的区域相应升高,且在接头中存在失配比交界处都会发生突变。从形变能的角度分析,这主要是由于力学性能失配而导致变形不协调及相互约束,表现在接头拉伸性能上就是屈服强度及屈服位置、抗拉强度、延伸率随接头各区失配比组合的差异。     

拼焊板单向拉伸变形非均匀性

从金属塑性理论出发,结合拼焊板成形特点,推导出同材差厚拼焊板试件单向拉伸情况下缩颈时焊缝两侧薄厚板变形量公式。并基于垂直于拉伸方向居中焊缝的拼焊板单向拉伸实验,将实验结果与公式推导结果比较,初步验证了公式的合理性。进而进行了不同焊缝位置(焊缝垂直于拉伸方向,薄厚板厚度比例不同)情况下的拼焊板试件单向拉伸有限元模拟,进一步验证了所推导公式是正确的。另外,分析了单向拉伸状态下焊缝两侧薄厚板变形的非均匀特性,利用文章所提出的公式,可以定量地预测单向拉伸状态下拼焊板试件焊缝两侧材料非均匀性变形量,从而为提高焊缝两侧材料的匹配性以减小拼焊板变形的非均匀性提供了参考依据。     

镁合金拼焊板拉深成形焊缝移动规律

采用有限元数值模拟软件对镁合金拼焊板拉深成形时焊缝移动规律进行了数值分析,建立了镁合金拼焊板筒形件拉深成形有限元模型.对AZ31与AZ80镁合金拼焊板拉深成形进行了数值模拟,分析了压边力及变形温度对焊缝移动规律的影响,得到了筒形件底部及侧壁法兰处焊缝的移动规律.结果表明,筒形件底部焊缝向AZ80侧移动,法兰及侧壁处向AZ31侧移动.模拟结果与试验结果吻合较好,镁合金拼焊板拉深成形时焊缝移动可以通过非均匀压边力或非均匀温度场来控制.     

不等厚激光拼焊板杯突试验及模拟

针对厚1.8 mm的SAPH440和厚2.2 mm的DP600不等厚异质板材采用激光焊接技术实现拼焊,进一步研究SAPH440和DP600的不等厚激光拼焊板的焊接接头性能和成形性能。针对拼焊板的胀形性进行杯突试验,研究表明,当薄板SAPH440所占的比例较厚板DP600大时,拼焊板的杯突值低于任何一侧母材的杯突值,即拼焊板的胀形性低于母材。并利用Dynaform软件对拼焊板的成形过程进行仿真分析：结果表明两侧板材变形不均匀,焊缝向厚板侧移动。     

6061铝合金及其激光拼焊薄板杯突成形性能研究

主要研究了6061铝合金母材及其拼焊板在杯突试验中的成形性能以及焊缝对拼焊板成形性能产生影响的因素。试验结果显示,随着铝合金伸长率的增大,材料的显微硬度也不断增大;杯突试验的结果表明,焊缝降低了拼焊板成形性能,使其杯突值小于母材;采用DYNAFORM模拟软件进行模拟,由于焊缝尺寸很小,对模拟结果的影响十分有限,故可以忽略焊缝类型而只考虑其所在位置,结果表明:母材的变形连续且均匀,拼焊板的开裂往往发生在偏离焊缝中心的热影响区内。     

轿车拼焊板板厚对胀形成形的影响

汽车不等厚拼焊板由于其板厚的分布不同,制造成形的不均匀是目前拼焊板应用中的一大问题,本文从胀形成形入手,建立了拼焊板胀形试验模型及其有限元仿真模型,通过试验对有限元模型进行修正使其结果符合试验模型的结果,并结合有限元模型分析结果对不同板厚拼焊板的塑性变形能力进行了研究和讨论,着重分析了板厚相同和板厚不同拼焊板在厚度分布、成形极限图方面的差异,并解释了造成这种差异的原因.     

轻量化汽车用拼焊板冲压成形性能研究现状与展望

针对目前轻量化汽车用的拼焊板冲压成形性能进行了综述,从拼焊板成形性能研究的试验方法、相关试验标准,影响拼焊板成形性能的非线性因素、分类标准以及拼焊板成形性能研究的困难和未来挑战等方面展开论述,力求为拼焊板的成形性能研究及拼焊板的应用提供一定的理论参考。     

基于GTN损伤模型的双相钢激光拼焊板冲压成形失效行为研究

建立了模拟拼焊板冲压成形失效的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元反推法确定了接头各分区的损伤参数。对不同热输入拼焊板进行了极限拱顶高度有限元模拟,分析了其变形和断裂失效行为。结果发现:基于GTN损伤模型的极限拱顶高度试验有限元模拟能够获得较为准确的拼焊板冲压成形性能,并反映拼焊板的软化区或焊缝两种断裂失效模式;低热输入拼焊板冲压成形初期的高应力三轴度有利于减缓软化区的变形过程,起到"约束"软化区变形的作用,焊缝区最先发生断裂失效。     

摩擦对汽车零件拼焊板成形行为影响

为了提高拼焊板成形性能,通过改变成形过程中模具与板料之间的摩擦以控制其成形特征.以极限胀形高度试验为研究对象,采用理论方法分析了摩擦系数对拼焊板成形行为影响的力学机制.结合试验和有限元法研究了摩擦系数对拼焊板极限胀形高度、焊缝移动及应变分布等的影响.结果表明:摩擦系数对拼焊板成形行为有显著影响,随着摩擦系数的增大,极限胀形高度先增大后逐渐减小,而焊缝移动量则一直减小,拼焊板主应变分布逐渐变得均匀;当摩擦系数增大到一定值时,极限应变位置突然从焊缝临近位置转变为距焊缝约30.0 mm位置的薄侧母材上,拼焊板失效模式发生了变化.     

摩擦对汽车零件拼焊板成形行为影响

为了提高拼焊板成形性能,通过改变成形过程中模具与板料之间的摩擦以控制其成形特征。以极限胀形高度试验为研究对象,采用理论方法分析了摩擦系数对拼焊板成形行为影响的力学机制。结合试验和有限元法研究了摩擦系数对拼焊板极限胀形高度、焊缝移动及应变分布等的影响。结果表明:摩擦系数对拼焊板成形行为有显著影响,随着摩擦系数的增大,极限胀形高度先增大后逐渐减小,而焊缝移动量则一直减小,拼焊板主应变分布逐渐变得均匀;当摩擦系数增大到一定值时,极限应变位置突然从焊缝临近位置转变为距焊缝约30.0mm位置的薄侧母材上,拼焊板失效模式发生了变化。     

拼焊板成形极限研究进展

板料厚度和性质差别以及焊缝的存在改变了传统的单一板材塑性成形中的金属流动规律,使得拼焊板成形极限表现出自己的特点.当前国外学者初步研究了材料厚度比、载荷形式、轧制方向等若干因素对拼焊板成形极限的影响规律;拼焊板的成形极限图目前主要通过实验法建立.拼焊板成形极限的主要影响因素及其影响规律、拼焊板成形极限图的建立方法有待深入研究.     

镁合金拼焊板冲压成形过程数值模拟

借助MSC-Marc模拟软件,采用大变形弹塑性有限元法,建立了镁合金拼焊板筒形件冲压成形有限元模型,对相同厚度、不同成分的镁合金拼焊板冲压成形过程进行了数值模拟。得到了筒形件底部及侧壁法兰处焊缝移动规律;分析了压边力及板料初始温度对焊缝移动情况的影响。对于拼焊板冲压成形的研究具有一定意义。     

拼焊板成形性能的理论预测与实验研究（英文）

基于塑性本构关系和Hosfrod屈服准则,当拼焊板焊缝及热影响区金属的弹塑性力学性能已知时,提出一种获得拼焊板成形极限图的理论计算方法。建立获取拼焊板成形极限图的半球凸模胀形物理实验模型,并将物理实验结果与理论计算结果进行对比分析。研究结果表明:拼焊板及其母材成形极限图的理论计算结果与物理实验结果吻合较好;拼焊板的成形极限明显低于母材,说明拼焊板与母材相比,成形性能降低。该理论计算模型为快速准确获得拼焊板的成形极限图提供了一种方法。     

基于Dynaform的拼焊板冲压成形压边方法研究

拼焊板技术是板料成形的先进制造技术,具有减少生产成本、降低车重、降低油耗、提高整体性能等优势,已经广泛应用于汽车行业中,但拼焊板成形时存在的破裂、起皱及焊缝移动等问题也相当严重,合理施加压边力可以改善和解决拼焊板成形中的这些问题.本文基于Dynaform平台采用有限元模拟的方法研究拼焊板冲压成形压边方法及其对模具受力、焊缝移动及工件成形质量的影响;基于不破裂前提,从合理压边间隙控制中获得常压边力控制所需的恒定压边力.模拟结果表明:固定压边间隙方式较恒定压边力作用方式有利于板料的冲压成形、减小焊缝的移动和改善模具的受力情况,同时有助于获得拼焊板恒定压边力控制值,提高效率,固定压边间隙法是拼焊板冲压成形中一种有效的压边方法.     

基于数值模拟的激光拼焊板渐进成形性能研究

渐进成形技术是近年发展起来的一种新的板料成形方法,将该技术应用到激光拼焊板成形领域的研究还很少。以某圆台零件为研究对象,建立了激光拼焊板有限元模型。通过正交试验研究了工具头直径、下压量、拼焊板焊缝位置和板厚组合对激光拼焊板的成形性能的影响。结果表明,焊缝位置对激光拼焊板成形极限的影响最为显著,其次为下压量、板厚组合和工具头直径,并得出了最优工艺参数组合。在保证零件加工精度及满足设备成形能力的前提下,尽量提高下压量不仅有助于提高激光拼焊板成形效率,还能有效提高成形极限。结果能为渐进成形工艺参数的选择提供参考。