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锻压技术:轧制差厚板成形极限的理论预测与数值模拟

2023-04-18
摘要:本文以前期研究中轧制差厚板的板厚以及对应的材料力学性能参数为基础,通过改变试件的形状和尺寸,模拟不同应变路径下的板料成形过程,拟合出差厚板的成形极限曲线,通过与理论公式所获得的成形极限曲线进行对比,验证其正确性,并将其应用于实际零件的成形极限预测。

  【作 者】张华伟;黄艳萍;吴佳璐

  轧制差厚板 ( TRB,Tailor Rolled Blank) 是继激光拼焊板之后又一种基于新材料加工技术的轻量化结构用材[1-4],它是通过计算机实时控制轧辊间隙而得到的可定制变截面板。

  轧制过程中变厚板不同区域的轧制压下量的差异性导致材料性能存在差异性,差厚板的厚度也不均一,其成形极限的准确预测较为困难[5]。哈尔滨工业大学的李云[6]采用参数拟合法获取了高强钢 TRB 在高温下的材料本构关系模型,建立了基于 Lemaitre 损伤理论的适用于高强钢 TRB 热成形的韧性断裂准则。

  崔俊佳等[7]在考虑温度的三维成形极限图的基础上,建立了高强钢 TRB 热冲压安全裕度图。Kim J H 等[8]采用对 TRB 胀形试验结果进行插值的方法建立了同时考虑轧制方向与温度的热冲压成形极限图。目前已有研究主要分析差厚板热冲压的成形极限,这种状态下的差厚板的性能更为均匀,因此已有研究不能解决差厚板冷成形的缺陷预测问题。本文以前期研究中轧制差厚板的板厚以及对应的材料力学性能参数为基础,通过改变试件的形状和尺寸,模拟不同应变路径下的板料成形过程,拟合出差厚板的成形极限曲线,通过与理论公式所获得的成形极限曲线进行对比,验证其正确性,并将其应用于实际零件的成形极限预测。

  【结 论】

  (1)通过对多种形状和尺寸各异的样件进行半球凸模胀形仿真,拟合不同应变路径下的成形极限数据,完成差厚板成形极限图的构建。

  (2)差厚板薄区、厚区、过渡区的板料厚度和材料性能虽然有所差异,但却拥有大致相同的成形极限曲线,并未出现明显的位置高低之分。

  (3)采用本文所提出的数值模拟方法建立的差厚板成形极限图能够较为精准地预测差厚板零件的成形极限。

  以下是正文:

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