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大型双相钢封头分片点压成形模拟研究

大型双相钢封头分片点压成形模拟研究

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作者：代奥武汉科技大学

学位级别：硕士

分片成形是大型双相钢封头制造的主要方法,分片点压成形质量很大程度上决定了大型封头的生产效率。分片的边部、角部点压成形过程不同于中心区域的点压成形,成形区边界存在单边或双边自由边界,边部、角部点压成形规律明显有别于成形区... 详细信息

分片成形是大型双相钢封头制造的主要方法,分片点压成形质量很大程度上决定了大型封头的生产效率。分片的边部、角部点压成形过程不同于中心区域的点压成形,成形区边界存在单边或双边自由边界,边部、角部点压成形规律明显有别于成形区域周边全约束的中心区域点压成形,其点压成形厚度和曲率难以控制,这严重制约着大型封头制造效率的提升。本文以大型封头分片点压成形过程为研究对象,采用数值模拟法解析分片点压成形过程中局部弹塑性变形,以期优化分片成型路径和工艺参数,主要研究内容如下:以直径4100mm大型双相钢椭圆形封头中间分片成形过程作为研究对象,采用弹塑性有限元法解析了中间分片对称路径和非对称路径点压成型过程,两种路径点压成型模拟结果均表明该分片中心区域的厚度减薄量、成形曲率和成形损伤(damage)明显有别于边部区域和角部区域,边、角区域的成型质量与点压成型路径没有太大的相关性。两种路径点压成型过程中分片中心区域点压时变形区四周均存在刚端约束,边部区域点压时变形区一侧自由,角部区域点压时变形区两侧自由。因此,分片中心区域、边部区域和角部区域在点压过程中金属流动规律不同。采用弹塑性有限元法建立了分片中心区域点压过程二维轴对称有限元模型。利用分片边部区域点压过程的对称性,建立了分片边部区域点压过程单自由边三维弹塑性有限元模型。利用分片角部区域点压过程的对称性,建立了分片角部区域点压过程双自由边三维弹塑性有限元模型。模拟了分片中心区域1个位置、边部区域4个位置和角部区域4个位置的点压过程。模拟结果表明,边部区域缺陷要普遍比角部区域严重,厚度分布上边部区域厚度要小于角部区域,并且边部区域在下模圆角范围外曲率波动较小,而角部区域则在下模圆角范围内波动较小。在排除其他位置点压成形对该处点压成形影响下,通过解析分片成形过程中板料damage、厚度以及曲率等场量,进一步证明了不同位置的点压成形,其外部约束确实影响了点压成形质量。通过研究中心区域、边部区域、角部区域变形区变化,探究点压成形中不同区域变形区的变化规律,分析点压成形过程当中外部约束是如何影响板料dama ge、厚度以及曲率。采用正交实验法研究摩擦因子、模具间隙以及下模圆角半径对成型缺陷的影响,并得到最佳的工艺参数组合。

关键词：大型封头分片成形数值解析正交实验

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