PLASTIC DEFORMATION REGULARITY OF TAILOR-WELDED TUBE (TWT) WITH DISSIMILAR THICKNESS DURING HYDRO-BULGING

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律, 采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析, 研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异, 及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素, 分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史. 结果表明: 差厚拼焊管内高压胀形时, 厚壁管的变形始终落后于薄壁管. 薄壁管中部最先屈服, 塑性区自中部向两端逐渐扩展, 厚壁管靠近焊缝端先屈服, 随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端. 变形强化和长度比增大可促进两管协调变形. 无论长度比如何变化, 整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变, 厚壁管轴向始终为压应变.     

差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律,采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析,研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异,及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素,分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史．结果表明：差厚拼焊管内高压胀形时,厚壁管的变形始终落后于薄壁管．薄壁管中部最先屈服,塑性区白中部向两端逐渐扩展,厚壁管靠近焊缝端先屈服,随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端．变形强化和长度比增大可促进两管协调变形．无论长度比如何变化,整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变,厚壁管轴向始终为压应变．     

差厚拼焊板自由弯曲力的计算

根据弯曲理论,推导出了焊缝方向平行于弯曲线的差厚拼焊板弯曲力的近似计算公式;对质量相同,料厚比不同的差厚拼焊板的自由弯曲进行了计算并同模拟结果进行了对比。所得理论计算模型对研究差厚拼焊板的弯曲回弹及模具设计具有指导意义。     

差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律研究

以差厚拼焊管为研究对象,利用实验及其数值模拟分析了高温膨胀时影响塑性变形的因素。结果表明,变形协调性随着长度比的提高而呈现增加的趋势。厚壁管的最大胀形量会出现在距离焊缝最近的地方,外形形状为圆锥形的;薄壁管的外形形貌为椭球形,中间区域的胀形量最大。差厚拼焊管变形协调性主要受变形强化和长度比的影响。     

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。     

拼焊板盒形件的成形性能与焊缝移动的研究

通过数值模拟技术,结合正交实验设计,研究拼焊板盒形件在不同板厚比、不同强度比、不同焊缝位置、不同压边力、不同拉深筋阻力以及不同摩擦系数的情况下的成形极限与焊缝移动。研究表明：板厚比与强度比对拼焊板盒形件的焊缝移动量影响很大,板厚差不宜过大;焊缝位置对拼焊板盒形件的焊缝移动量影响较为显著,建议将焊缝位置设计在偏向厚板一侧。在此基础上,选择合理的压边力和拉深筋阻力分布可以减小焊缝移动,从而保证拼焊板的成形质量,并在某车型门内板的实际生产中得到应用和证实。     

拼焊型超折叠单元模型的建立

薄壁拼焊管是一种新型缓冲吸能元件,目前尚没有可遵循的设计准则及方法。文章建立了分析薄壁拼焊管轴压变形的拼焊型超折叠单元理论模型,推导了基于理想刚塑性和幂指数硬化本构关系,发生非对称或对称折叠变形时平均压垮载荷和折叠波长的计算公式。通过试验和数值模拟分析,验证了采用该理论模型分析薄壁管轴压变形特性的可行性,为拼焊型缓冲吸能管结构的轴压吸能性设计奠定了理论基础。     

差厚拼焊板充液拉深焊缝移动及厚度的研究

基于Dynaform分析软件,建立了差厚拼焊板充液拉深盘形件的有限元模型,对相同材料、不同差厚比的板料充液拉深盒形件进行了数值模拟.结果表明,针对不同差厚比的拼焊板,合理控制薄、厚板两侧压边力的大小及分布规律可有效地改善盒形件拉深过程中的焊缝移动量以及减小盒形件各变形区域厚度变化量,这对提高拼焊板的成形性以及对拉深工艺参数的优化提供了理论依据.     

拼焊板柱面扁壳成形焊缝移动与回弹研究

建立柱面(X向)和曲面方向(Y向)焊缝的柱面扁壳有限元模型,改变压边力、板厚比,研究拼焊板拉深切边成形时的焊缝移动、曲面方向回弹及其相互关系,并与光板对比。结果表明:压边力大小影响焊缝移动,曲面方向回弹随压边力增加而减小;Y向焊缝拼焊板回弹最大,光板及X向焊缝拼焊板厚侧次之,薄侧最小;板厚比不低于0.5时,板料成形性能平稳且焊缝偏移量、回弹随板厚比减小而增加,在实际应用中得到验证。     

差厚拼焊板拉延反鼓包方盒件的成形性研究

本文利用数值模拟技术对相同材质差厚拼焊板的冲压成形性和焊缝移动进行研究 ,分析了相同拉延深度、不同拉延方式下焊缝移动情况 ,揭示了不同拉延方式下焊缝移动的一般规律和焊缝移动量与差厚拼焊板成形性之间的关系。并提出一种控制焊缝移动的方法。     

ST14钢激光拼焊板焊缝组织及成形性能分析

对1.5mm和0.8mm两种规格的ST14钢等厚激光拼焊板焊缝部位进行杯突试验,比较焊缝与母材杯突值;再对由这两种规格组合拼焊的不等厚激光拼焊板进行单向拉伸试验,检验拼焊板经拉伸后的断裂部位;分析焊缝区组织及其硬度变化,研究激光焊接参数变化对ST14钢拼焊板成形性能的影响.结果表明,焊缝深冲性能低于母材,焊缝杯突值受焊接速度影响,随焊接速度增加而增加;激光焊缝抗拉强度高于母材;对于1.5 mm拼焊板,提高焊接速度,加快焊缝冷却,有利于生成细小的针状铁素体,可提高激光拼焊板的成形性能;而0.8 mm板焊缝生成晶粒细小的粒状贝氏体组织,可使焊缝区材料成形性能接近母材;焊缝及其热影响区的硬度高于母材硬度.     

Deformation Characterization of Friction-Stir-Welded Tubes by Hydraulic Bulge Testing

In this article, the large-diameter thin-walled aluminum alloy tubes were produced using a hybrid process combining friction-stir welding (FSW) and spinning. For this novel process, rolled aluminum alloy sheets with a thickness about 2–3 times the wall thickness of target tube, were FSW to form cylinders, and then the cylinders were subjected to spinning to get thin-walled aluminum alloy tubes. Both experimental and simulation study were conducted to investigate the deformation characterization of the FSW tube during hydraulic bulge testing, and the stress and strain states and thickness distribution of the FSW tube were investigated. It was found that the common defects of FSW tube can be significantly improved by specific welding devices. The ductility of the tube is considerably improved with nearly two times higher bulge ratio than as-spun tube after annealing treatment at 300°C. But the annealed tube still shows a high nonuniform wall thickness distribution due to the inhomogeneous deformation characteristics. With increasing deformation of the tube, the gap between the hoop and axial stress for the weld and base metal (BM) decreases. However, the hoop and axial stress of the weld are always greater than those of the BM at the same pressure.     

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.     

拼焊板深拉延成形模具结构及实验研究

设计了拼焊板拉延成形模具结构，并对相同材料不同厚度的拼焊板方盒形件拉延工艺进行了实验研究，分析了拼焊板方盒形件拉延后焊缝移动规律及壁厚变化规律。实验结果表明，盒形件底部焊缝向厚板侧移动、侧壁处焊缝向薄板侧移动的焊缝移动规律。     

差厚激光拼焊板盒形件的数值模拟研究

拼焊板技术在汽车制造业中得到了广泛的应用。焊缝存在是导致拼焊板成形性能降低的重要影响因素，因此研究控制焊缝移动非常重要。通过对盒形件拉深过程的应力分析，得到了焊缝移动规律。基于非线性隐式算法，选用各向异性屈服准则对盒形件拉深进行了数值模拟；数值模拟中采用阶梯压边圈，并精确建立了焊缝模型。通过对模拟结果的应力、单元厚度分析，比较模拟结果和试验的吻合程度，验证了应力分析和模拟结果的正确性。     

激光拼焊板冲压开裂案例分析

由于激光拼焊板生产的制件具有强度高、重量小、综合成本低等优点,所以激光拼焊板在汽车制件中的应用越来越普遍,但在生产过程中激光激光焊缝处易出现开裂缺陷。本文将围绕我公司门内板焊缝区域冲压开裂进行原因排查分析。     

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。