汽车用铝合金板温冲压实验研究及数值模拟

基于Pamstamp的5182铝合金发动机罩内板冲压数值模拟傅垒;李利;黄鸣东;刘成【摘要】通过三个方向的单向拉伸试验及成形极限试验,获得了5182铝合金的材料性能数据,建立了5182铝合金成形用材料模型.基于Pamstamp软件,建立了铝合金发动机罩内板的冲压数值模型,获得了压边力为1 000kN,摩擦因数为0.12时铝合金发动机罩内板的成形性能.研究了工艺参数对铝合金发动机罩内板成形的影响,获得了压边力、摩擦因数对其减薄率和增厚率的影响规律.通过铝合金发动机罩内板冲压试验,验证了数值模拟的可靠性.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2019(047)007【总页数】6页(P48-53)【关键词】5182铝合金;材料模型;冲压数值模拟;工艺参数【作者】傅垒;李利;黄鸣东;刘成【作者单位】中铝材料应用研究院有限公司,北京昌平102209;中铝材料应用研究院有限公司,北京昌平102209;中铝材料应用研究院有限公司,北京昌平102209;中铝材料应用研究院有限公司,北京昌平102209【正文语种】中文【中图分类】TG386铝合金具有密度小、回收率高、耐腐蚀性强等优点，是汽车轻量化的主要材料之一[1-2]。

汽车用铝覆盖件和大部分铝制车身结构件都是通过冲压加工制造。

冲压加工具有生产效率高、成本低、成形稳定等特点[3]。

通过对铝合金汽车零部件进行冲压数值模拟，可以有效提高冲压件成形质量，缩短开发周期，降低生产成本[4-5]。

由于铝合金板材具有一定的各向异性，为了准确模拟其冲压成形过程，提高冲压成形数值模拟的可靠性，建立准确的各向异性铝合金材料模型十分重要[6-7]。

本文作者通过对板材三个方向进行拉伸试验，获得了5182铝合金的各向异性参数，建立了5182铝合金冲压成形用材料模型。

以某车型的5182铝合金发动机罩内板为分析对象，基于Pamstamp有限元软件建立冲压数值模型，研究工艺参数对该发动机罩内板成形的影响，分析其成形后特定区域减薄率、增厚率的变化规律，为企业的实际生产提供参考。

热处理数值模拟技术在铝合金热挤压中的应用研究铝合金热挤压作为一种重要的金属成形方法，已广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备和建筑等行业。

热处理数值模拟技术在铝合金热挤压中的应用研究旨在通过模拟和分析铝合金材料在热挤压过程中的数值变化，进一步优化挤压参数和提高铝合金热挤压的成形质量和效率。

首先，热挤压过程中温度的模拟是关键。

通过数值模拟技术，可以准确地模拟铝合金材料在加热过程中的温度分布。

在加热过程中，铝合金材料的温度会随时间和空间的变化而变化。

热处理数值模拟技术能够实时监测温度变化，并帮助预测加热过程中的热流分布和温度梯度。

这对于控制挤压过程中的温度分布和保证成形质量非常重要。

其次，模拟挤压压力是热处理数值模拟技术的另一个关键方面。

模拟挤压压力可以帮助确定挤压材料的变形程度和应力分布。

通过数值模拟技术，可以得到挤压过程中挤压材料的流动速度、位移和应力等关键参数。

这些结果可以指导挤压工艺的优化和改进，以提高挤压成形的质量和效率。

此外，模拟挤压速度也是热处理数值模拟技术中的一个重要方面。

挤压速度对铝合金材料的变形过程和结构演化有重要影响。

通过数值模拟技术，可以对挤压速度进行模拟和分析，进而预测挤压过程中的材料应变分布和塑性变形行为。

这有助于选择合适的挤压速度，使挤压过程更加稳定和一致，并减少挤压过程中的无效变形和缺陷。

此外，热处理数值模拟技术还可以用于模拟铝合金材料的显微组织演变过程。

在热挤压过程中，铝合金材料的显微组织会发生变化，影响材料的力学性能和成形质量。

通过数值模拟技术，可以根据热处理参数和材料的热物理性质，模拟和预测材料的显微组织演变过程。

这对于优化热处理过程、调整合金配方和改善材料性能具有重要意义。

总之，热处理数值模拟技术在铝合金热挤压中的应用研究有助于优化挤压参数、提高成形质量和效率。

通过模拟和分析挤压过程中的温度、压力、速度和材料的显微组织演变等关键参数，可以指导挤压工艺的改进和优化。

《7A09铝合金温热冲压成形摩擦模型及特性研究》一、引言在汽车制造行业中，7A09铝合金以其轻质、耐腐蚀和高强度等特点得到了广泛应用。

然而，对于其温热冲压成形过程中的摩擦行为及特性研究仍需深入。

本文将重点探讨7A09铝合金在温热冲压成形过程中的摩擦模型及其特性，以期为实际生产提供理论支持。

二、文献综述在过去的几十年里，关于金属材料冲压成形的研究日益增多，尤其是针对铝合金的温热冲压成形技术。

在温热冲压过程中，金属的塑性变形能力得到提高，从而提高了成形的效率和精度。

然而，由于温度和压力的双重作用，金属与模具之间的摩擦行为变得复杂。

目前，关于铝合金在温热冲压过程中摩擦特性的研究还比较有限，且现有的摩擦模型难以全面反映其复杂的摩擦行为。

三、实验材料及方法本实验选用了7A09铝合金作为研究对象，通过温热冲压成形技术，探讨了其摩擦模型及特性。

实验中，采用了不同温度和压力条件下的单轴拉伸试验，观察了7A09铝合金的塑性变形行为及与模具之间的摩擦特性。

同时，借助光学显微镜和电子显微镜等设备，对试样进行了微观组织结构和性能分析。

四、7A09铝合金温热冲压成形摩擦模型针对7A09铝合金在温热冲压过程中的摩擦行为，本文提出了一个基于粘着-滑动复合机制的摩擦模型。

在该模型中，金属与模具之间的接触由粘着区和滑动区组成。

当压力较小时，摩擦主要发生在粘着区；随着压力的增大，滑动区的出现使得摩擦变得更加复杂。

此外，温度对摩擦的影响也不可忽视。

随着温度的升高，润滑条件改善，使得摩擦力减小。

因此，在建模过程中，需要综合考虑压力、温度以及材料性质等因素对摩擦的影响。

五、7A09铝合金温热冲压成形特性研究在温热冲压过程中，7A09铝合金的塑性变形能力得到提高，这使得其更容易达到预期的形状。

此外，与冷冲压相比，温热冲压成形过程中的材料硬化率更低，这有利于减少回弹和应力集中等现象。

然而，由于温度和压力的作用，材料内部的微观组织结构也会发生变化。

铝合金成形过程数值模拟研究与验证近年来，制造业不断创新和进步。

随着铝合金的应用越来越广泛，铝合金成形过程也越来越重要。

在这种情况下，数值模拟技术成为了研究铝合金成形过程的有效手段。

1. 铝合金成形的背景及现状铝合金作为一种重要的新材料，具有密度低、强度高、良好的耐腐蚀性和可再生性等优点，已经被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子产品等领域。

而铝合金成形则是铝合金加工的重要环节，直接影响着铝合金制品的质量和性能。

传统的成形方法主要包括锻造、压力成形、热挤压等。

这些成形方法不仅存在一定的缺陷，而且生产效率低下，成本高昂。

为了解决这些问题，数值模拟技术被广泛应用于铝合金成形工艺中。

2. 铝合金成形过程数值模拟的原理铝合金成形过程数值模拟是通过计算机技术将实际成形过程中的物理变量转化为数学模型，进行计算机模拟求解，从而得到成形过程的各种数据和变化趋势。

同时，数值模拟技术可以模拟各种复杂的成形过程，包括金属流动、应力和应变分布、应变率分布等。

几何非线性、材料非线性、边界非线性和接触非线性等复杂问题，通过数值模拟技术进行求解也变得更加简单和准确。

3. 铝合金成形过程数值模拟的应用铝合金成形过程数值模拟技术的优点很明显，如：提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量和产品可靠性。

在汽车工业中，数值模拟技术已经应用得比较广泛，这些应用不仅提高了生产效率，还减少了铝合金成形过程中的浪费和污染，促进了工业的可持续发展。

除此之外，铝合金成形过程数值模拟技术还在航空航天、电子产品等领域得到了广泛应用。

4. 铝合金成形过程数值模拟的验证为了验证数值模拟技术的可靠性和准确性，必须进行现场实验和模拟对比。

这一过程可以通过数据采集工具和测量仪器进行。

通过与实际数值数据进行比较，确定数值模拟的准确度和可靠性。

同时，还需加强数值模拟技术和实验设计的理论与实践的交流，通过理论研究与实际检验相结合，不断推进铝合金成形过程数值模拟技术的发展，为实现企业的可持续发展提供技术支持。

汽车用5182铝合金板温冲压实验研究及数值模拟陈婕尔;王孟君;杨刚;周威;李光耀【摘要】以5182铝合金板本构方程为基础,采用ABAQUS有限元模拟软件对5182铝合金板温冲压过程进行数值模拟,研究冲压温度和冲压速度等工艺因素对板材成形性能的影响；通过温冲压实验探讨5182铝合金板在不同冲压温度、冲压速度下的极限拉深比(LDR).实验及模拟结果表明:冲压速度为0.1 mm/s时,合金的LDR值并非随着温度的升高而单调增加；冲压温度为523 K时,随着冲压速度的增加,LDR值逐渐降低;5182铝合金板的冲压性能主要受变形过程中板材的温度梯度与应变速率的影响；模拟结果与实验结果具有良好的一致性.%Based on the constitutive equation of 5182 aluminum alloy, the influence of process parameters, such as drawing temperature and stamping speed, was investigated by ABAQUS soft during the numerical simulation. By warm stamping experiment, the limiting drawing ratio (LDR) value of 5182 aluminum alloy sheet at different stamping temperatures and stamping speeds was obtained. The experimental and simulation results show that the LDR value of 5182 aluminum alloy does not increase with the raise of forming temperature monotonously when the drawing speed is 0.1 mm/s. LDR value decreases with the increase of stamping speed ,when the forming temperature is 523 K. The drawing property of 5182 aluminum alloy is mainly affected by the temperature gradient and strain rate in the deformation process. The simulation results fit well with the experimental ones.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(022)012【总页数】6页(P3342-3347)【关键词】5182铝合金;温冲压;极限拉伸化;数值模拟【作者】陈婕尔;王孟君;杨刚;周威;李光耀【作者单位】湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TG386.3随着汽车工业的快速发展，环境污染与能源短缺已经成为社会日益凸出的问题。

铝合金的高温力学性能研究随着科学技术的不断进步和工业的发展，材料科学研究日益受到关注。

铝合金作为一种优质的轻质金属材料，在航空航天、汽车制造、建筑、电子等领域得到了广泛应用。

然而，在高温环境下，铝合金的力学性能可能会发生变化，因此对其高温力学性能的研究至关重要。

高温条件下，铝合金的力学性能主要包括抗拉强度、屈服强度和断裂韧性等方面。

为了研究这些性能的变化规律，研究人员采用了多种实验方法和数值模拟技术。

首先，采用拉伸试验是研究铝合金高温力学性能的常用方法之一。

研究人员通常在高温下对铝合金进行拉伸试验，测量其应力-应变曲线，从而得到抗拉强度和屈服强度等力学性能参数。

这些实验可以帮助研究人员了解铝合金在高温下的变形行为和力学性能变化规律。

其次，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等显微镜技术被广泛应用于铝合金高温力学性能的研究中。

这些技术可以观察和分析铝合金的微观结构和微观组织，揭示材料的晶粒生长、晶界滑移和相变等变化过程。

通过这些观察，研究人员可以更好地理解铝合金在高温下的力学性能变化机制。

此外，数值模拟技术在铝合金高温力学性能研究中也发挥着重要作用。

有限元分析（FEA）和分子动力学模拟（MD）等方法可以模拟和预测材料在高温下的变形行为和力学性能。

通过调整模拟参数，研究人员可以研究不同条件下铝合金的高温力学性能。

这些数值模拟结果可以为实验设计和材料开发提供重要的指导。

通过以上方法和技术，研究人员对铝合金的高温力学性能进行了广泛而深入的研究。

一些研究发现，高温条件下，铝合金的抗拉强度和屈服强度可能会降低，其主要原因是晶格缺陷的形成和扩散增加了材料的位错密度。

此外，铝合金的断裂韧性也可能会受到高温的影响，从而导致材料的脆性断裂。

为了改善铝合金的高温力学性能，研究人员还进行了许多工艺改进和合金设计。

例如，通过合金化添加稀土元素、微合金元素和过渡金属等，可以增强铝合金的高温强度和耐热性。

此外，采用热处理和表面涂层等工艺也可以改善铝合金的高温力学性能。

铝合金热冲压过程数值模拟分析马闻宇;王宝雨;周靖;黄鸣东;唐学峰;陈晓莉【摘要】铝合金热冲压工艺可用于一次性成形形状复杂的零件.本文以热冲压某铝合金大尺寸板件为例,利用数值模拟软件研究了热冲压过程中的应力、应变和厚度分布变化情况.冲压过程中,极限应力应变值由凸模圆角处转移到零件侧壁区.冲压成形后,厚度最小值也在侧壁区附件,与应力应变分布具有较高的一致性.从而对铝合金热冲压工艺有更深入的了解,为该工艺的研究和应用提供一定的理论参考.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P95-98)【关键词】铝合金;热冲压;应力;应变;数值模拟【作者】马闻宇;王宝雨;周靖;黄鸣东;唐学峰;陈晓莉【作者单位】北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083【正文语种】中文铝合金具有密度低、比强度高和耐腐蚀等优点，因此在航空、航天和汽车制造等领域得到广泛应用。

铝合金的应用可以降低航空飞行器的重量，从而提高飞行器的机动性能，降低油耗[1-4]。

通常应用冷冲压进行铝合金板料成形，但在常温下，铝合金成形性较差，很难成形形状复杂零件。

冲压成形后零件容易发生回弹，导致成形精度很难控制[5]。

应用超塑性成形可以有效提高零件的成形精度，零件的表面质量也相对较好。

但超塑性成形速率较低，生产1个零件的周期过长，对原材料的晶粒尺寸也有严格要求，进行批量化生产零件的难度很大[6]。

近年来，温成形得到越来越多的关注，温成形可以提高板料的成形能力且冲压速度快，但温成形时需要对板料和模具同时加热，增加了工艺的复杂性[7-8]。

与以上提到的冷冲压、超塑性和温成形相比，铝合金热冲压时，板料加热到一定温度可以提高板料的成形性，同时对原材料的晶粒尺寸要求不高，也不需要对模具进行加热，可以在1次冲压过程中快速成形形状复杂的零件，以往需要先成形几个尺寸稍小的零件，然后再用拼焊等手段将几部分连接成一个整件[9-10]。