《带反鼓包方盒件的差厚激光拼焊板成形性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带反鼓包方盒件的差厚激光拼焊板成形性能研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九届全国塑性工程学术年会论文摘要集带反鼓包方盒件的差厚激光拼焊板成形性能研究+陈炜“，吕盾，姜银方，王匀( 江苏大学机械工程学院模具技术研究所，江苏镇江2 1 2 0 1 3 )擅蔓：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，井提出一种控制焊缝移动的方法。簧词：拼焊扳；焊缝移动；数值模拟A ni n v e s t i g a t i o no ff o r m a b i l i t yf o rT W Bd u r i n gs q
2、 u a r ec u p w i t hr e v e r s e - p a dd r a w i n go fd i f f e r e n tt h i c k n e s sc o m b i n a t i o nC H E Nw e t , L UD u n , J I A N GY m - f a n g , W A N GY u n( M e c h a n i c a l E n g i n e 自晤n 窑S c h o o l ，D i e s a n d M o u l d s T e c h n o l o g y I n 嘶t u e ，J i a n g s m
3、U n i v e r s i t y , Z h e n j i a n 9 2 1 2 0 1 3 ，J i a n g s u ，C h i n a )A b s t r a c t ：T h i sp a p e r t a k e s 棚v a n t a g e o f n u m e r i cs i m u l a t i o n t e c h n o l o g y t o i n v e s t i g a t e t h e w e l d l i n e m o v c m c i l ta n d f o r m a b i l i t yo f T W Bw i
4、t ht h es p p m ya n dd i f f e r e n tt h i c k n e s s i ta l s oa n a l y z e st h ew e l d l i n en l o v c m o n ti nt l Rd i f f c m n td r a w i n gw a y sw i t ht h es a m e d r a w i n gd c p ka n d 曲t h e a o m m lr u l e o f w e l d - l i n e m o v e m e n t i n d i f f e r e n t d r a w
5、i n g w a y s ，I t a l s os h o w s t h er e l a t i o n s h i pb e n e e nt i mw e l d - l i n em o v e m “ta n df o m m b i l i t yo fT W Bo fd i f f e t v a t 山i c I m e s s I ta l s os h o w sam e t h o dt oc o n t r o lt h ew e l d - t i n e m o v LK e y w o r d s ：t a i l o r - w e l d e db l
6、a n k ；w e l d - l i n em o v e t m m t 4n W l l c t i cs i m u l a t i o n1 前言拼焊板( T 越l o r - W e l d e db l a n k , T W B ) 是指冲压前将不同厚度、材质或不同表面涂层的平板坯料焊接在一起形成的平板坯料。应用拼焊扳的最大优点在于对冲压成形的零件，在不同的部位掇据零件的需要布置不同的材料，以满足零件强度和装配精度等的要求。对于汽车覆盖件而言，绝大多数是冲压而成的，采用拼焊板技术既可以提高覆盖件的装配精度、减少模具的数量，又可以减少因冲压形成的切角料。对于汽车车身而言，最终可
7、以减轻汽车的整体重量。有关研究表明：减少1 的车身重量会减少0 6 - 1 的耗油量 2 1 。为了减轻车身的整体重量，差厚拼焊板在汽车覆盖件中用的最多，本文对同一拉延深度、不同高度组合反鼓包的差厚拼焊板进行了研究。这对研究拼焊板覆盖件冲压的成形性具有一定指导意义。经过焊接韵扳料由于受到焊接部位热影响区的影响，拼焊板的成形性同其母材相比有所下降。资料表明：焊缝是影响拼焊扳成形性的主要原因，焊缝的移动情况反映了拼焊板的成形性。本文从掉缝的角度对拼焊扳的成形性进行研究。由于数值模拟技术可以很好地预溺焊缝的移动情况州，因此常被用来研究拼焊板的成形性。 基盘疆目j 用家自然科学基金项目( 5 0 4
8、7 5 1 2 5 ) 赉助 作者柏舟：陈炜( 1 9 6 5 ) 男。博士岳，副兹授，现扶事薄板成形理论、摸具C A D C A F 把A M 一体化技术研究电子僖糟 c , h c a _ w e i u j s e 缸2 数值模拟模型图1 所示为数值模拟的有限元模型。凸模、凹模以及压边圈采用刚性材料单元，板料采用弹塑性材料单元a 本文模拟的拼焊板是相同材质，不同厚度( 0 8X1 6 m m ) 组合，由于坯料的厚度不一样，因此采用有台阶面的压边圈，台阶高度为板料间的厚度差( O 8 r a m ) 。如果没有台阶面，实际冲压后，在薄的一侧起皱现象会很严重，模拟结果也是如此，见图2 。而
9、且，采用台阶面压边圈可虬减少焊缝的移动量。在模拟过程中，板料闻的连接采用刚性连接，即直接将厚、薄两侧的板料相邻节点连起来，从而简他了建模过程。图1 有限元模型图2 无台阶面压边圈模拟结果模拟所采用的单元尺寸大小将直接影响模拟的效率和准确性。如果单元尺寸丈于5x5 m m ，模拟结果就会和实验结果相差很大；相反，如果单元尺寸过小，如1xl m m 或者2x2 m m ，则会在凸模圆角部位出现振荡现象。而且，其计算时间也呈指数增长的趋势N I 。本文模拟所采用的板料单元尺寸大小为3 9x3 9 m m ，板料为宝钢产S t l 4 0 5 。3 数值模拟结果3 1 焊缝移动情况对于相同的拉深深度(
10、 h = 7 0 ) ，采用了三种不同的拉延方式：1 ) 方盒件深度为4 5 m m ，反鼓包的高度为2 5 m m ( 用h 4 5 _ 2 5 表示) ；2 ) 方盒件深度为5 5 m m ，反鼓包的高度为1 5 r a m ( 用h 5 5 - 1 5 表示) ；3 ) 没有反鼓包( 用h 7 0 _ 0 0 表示) 三种方式。图3 分别为h T 00 0 、h 5 5 1 5 和h 4 5 _ 2 5 三种拉延方式示意圈。( 1 ) 如图4 ，纵坐标代表焊缝沿垂直于原始焊缝方向移动的距离，横坐标代表焊缝上各节点与一固定边沿焊缝方向的距离。由模拟结果可知，在板料的中心位置，焊缝移动置沿横
11、坐标正方向最大，在法兰面上，焊缝向横坐标的负方向移动。在没有反鼓包的情况下( h = 7 0 _ 0 0 ) ，由模拟结果图4 可知，沿正方向最大移动量为1 0 2 r a m ，在法兰面上沿负方向移动的最大距离为0 7 0 m m 。( 2 ) 当反鼓包高度为1 5 r a m ，方盒件深度为5 5 r a m 时，焊缝移动和分布趋势与h 7 0 _ 0 0 模拟结果相似，只是沿正方向移动量更大了，在法兰面上，沿负方向移动量也比h 7 00 0 的大。这种组合下，沿正方向焊缝移动量最大值为3 ，2 9 m m ，在法兰面上，沿负方向最大移动量为1 8 0 m m 。( 3 ) 同前面两组模拟
12、结果相比，当方盒件的深度为4 5 m m ，反鼓包的高度为2 5 r a m 时，焊缝的移动量更丈。在鼓包面上，沿横坐标正方向的最大移动量为5 2 6 r a m ，在法兰面上沿横坐标负方向最大移动量为3 1 l m m 。从图4 三种情况的焊缝移动量比较可知。最大焊缝移动位置一致，均在板料的中心位置。在法兰面上焊缝均向薄侧材料移动，且以h 4 5 _ 2 5 组合移动量最大，h T 0 _ 0 0 组合移动量最小。3 2 焊缝移动量对拼焊板成形性的影响从模拟结果可知，在方盒件的拉延过程中，方盒件的底部圆角拐角和侧壁圆角拐角处容易拉裂。有可、广 。!I!-，J图3 三种拉延方式示意图圈4 三种
13、组合焊缝移动比较鼓包的差厚拼焊板方盒件拉廷过程中，如果其反教包的高度达到一定值时，容易拉裂的位置是在反鼓包 的侧壁上。反鼓包的高度越高焊缝移动量越大，越不容易成形。由图5 可知，在相同的压边力作用下当h 4 5 2 5 组古发生拉裂时( 如图5a ) ，h 5 5 1 5 组合刚达到成彤极限( 如图5 b ) 。由图6 a 可知，在1 0 吨压边力的作用下，H 4 5 _ 2 5 组合的薄侧反鼓包侧壁的F L D 已经有破裂单元，而H 5 5 1 5 组合的反鼓包侧壁F L D 却有很高的安全裕度，如图6 b 。同样条件下，在t t 4 5 2 5 薄侧破裂处的板厚只有0 6 2 t m a
14、左右，而在I - 5 5 1 5 上与H 4 5 _ 2 5 相同部位板厚有0 7 1 r a m 左右，圈7 。并且相应部位的最大应变，H 4 52 5 为5 1左右。H 5 5 1 5 为7 左右图8 。由此可见，差厚拼焊板反鼓包方盒件拉延过程中，随着反鼓包的高度增加，焊缝韵移动量也增加拼焊板越不容易成形。固5 相同压边力不同高度组合的横拟结果比较( a ) H 4 5 _ 2 5 组台1 0 吨压边力模拟结果；H 5 5 1 5 组台1 0 吨压边力模拟结果r 且)( b )囤6 不同高度组合相同部位的F L D 比较( a ) 1 t 4 5 j 5 组音反鼓包薄侧侧壁；( b ) H
15、 5 5 1 5 组合反鼓包薄铡例壁目蜊 趾7 27 6 8 6 6 6 4 6 264 结论02 04 06 08 0距离( m m )圉7 焊缝周围厚度比较6 0窑4 0 罄2 0O02 04 06 08 0 距离图8 焊缝周围最大应变比较对比以上的模拟结果，可以得到结论：( 1 ) 差厚拼焊板的焊缝周围金属在法兰面上向拼焊板的薄侧流动，而在型腔部位向厚侧流动。( 2 ) 采用台阶面的压边圈可以控制焊缝的移动。( 3 ) 差厚拼焊板的成形性与焊缝移动量以及反鼓包的高度有关，反鼓包高度越高，焊缝移动量越大，越不容易成形。利用数值模拟技术研究同一深度，不同拉延方式下的焊缝移动情况，不仅可以很好
16、的预测不同拉延方式下焊缝的移动情况，而且可以研究差厚拼焊板的成形性。这对拼焊板覆盖件冲压成形过程中焊缝移动的控制具有一定的指导意义。参考文献：【1 1 陈炜，杨继晶，林忠钦拼焊板覆盖件成形过程中的焊缝移动和成形性能机械工程学报，2 0 0 4 ，4 0 ( 9 ) ：6 2 - 6 6 2 JR J P a n e 峨R 触T h eu o fc a i l o m db l a a k si nt h em a n u f a c t u r eo fc o n s t r u c t o nc o m p o n e n t s Y o u r n a lo fM a l e r l a l sP r o c e s s i n gT e c h n o l o g y , 1 1 7 ( 2 0 0 1 ) ：2 4
