汽车铝板、拼焊镀锌板成形性研究

论文摘要

基于保护环境和节约能源方面的考虑,降低车身质量已成为汽车制造业的一个基本发展目标。目前汽车车身轻量化的最重要的方法就是采用新材料以及新的成形方法。由于铝合金板具有密度小,比强度高,耐锈蚀等优点,能满足汽车轻量化的特殊要求,已成为汽车轻量化技术中替代钢板的主要材料。同时在新的成形方法中,拼焊板技术可以优化工件结构,减少材料消耗,对于汽车轻量化起着重要作用,在汽车制造中得到了广泛应用。本文对等厚拼焊镀锌板SGCC的单向拉伸性能进行了研究。针对焊缝处于拉伸试样的不同方位进行了试验,并与母材SGCC的拉伸性能进行了比较,分析了不同焊缝方位对拼焊板拉伸性能的影响。研究表明:当焊缝平行于拉伸方向时,材料在变形过程中容易失稳,同时与母材相比,其断后伸长率较低,板材的拉伸变形能力较差;当焊缝垂直于拉伸方向时,材料在变形过程中不容易失稳,且形状稳定不容易回弹。通过对拼焊镀锌板SGCC拉伸试样断口的测试,分析了拼焊板拉伸试样的断裂机制。研究表明:当焊缝垂直于拉伸方向时,焊缝的断口形貌与母材基本一致,但是其韧窝呈现出不同于母材韧窝的方向性;当焊缝平行于拉伸方向时,焊缝的断口形貌为韧性断裂与解理断裂的混合断裂。通过杯突试验对拼焊镀锌板SGCC的胀形性能进行了测试,并与母材进行了比较,研究了焊缝的移动规律及焊缝对杯突值的影响。试验表明:拼焊镀锌板SGCC的杯突值要低于母材的杯突值;拼焊镀锌板焊缝两侧的材料变形一致,焊缝没有发生偏移;焊缝基本上没有发生变形,仍保持直线型,焊缝的加强筋作用明显。本文还对6061铝合金板的单向拉伸性能、成形性能进行了研究,研究表明:6061铝合金板材具有一定的成形性能,这种板材在单向拉伸过程中受到了双向非均匀应力,容易产生应力集中,但是在胀形过程中为双向应力均匀扩展,成形性能较好;6061铝合金板材在拉伸过程中的强化段会产生锯齿形屈服,导致试件表面上形成类似滑移带的形变花纹而损害产品的外观,所以采用该材料作汽车表面件时,必须避免产生锯齿形屈服;在铝合金板材塑性变形过程中随着变形量逐渐加大时,硬度相应地增加,这一现象可以用位错增殖机理来解释。本文分析了铝合金板材冲压成形过程中有限元模拟的关键技术;利用Dynaform软件分析了铝合金覆盖件在成形过程中的厚度变化、应力和应变分布情况;通过铝合金冲压件的数值模拟结果和实物冲压结果进一步说明了铝合金汽车覆盖件数值模拟的有效性和可行性,也为铝合金板的冲压成形工艺设计提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 汽车用铝合金的研究现状
• 1.2.2 拼焊板成形性的研究现状
• 1.3 选题的目的和意义
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 拼焊镀锌板SGCC 的焊缝组织及成形性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验内容
• 2.4 试验结果与分析
• 2.4.1 焊缝接头的金相组织分析
• 2.4.2 焊缝及热影响区的显微硬度分析
• 2.4.3 焊缝的拉伸试验
• 2.4.4 拉伸断口的形貌观察
• 2.4.5 焊缝的杯突试验
• 2.5 小结
• 第三章 6061 铝合金板材成形性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料及试验方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 实验分析
• 3.3.1 常温力学性能试验
• 3.3.2 扫描断口形貌分析
• 3.3.3 显微硬度分析
• 3.3.4 杯突试验分析
• 3.3.5 杯突试验的有限元模拟
• 3.4 小结
• 第四章 铝合金冲压件的有限元模拟及实物冲压试验
• 4.1 引言
• 4.2 动力显式有限元法
• 4.3 数值模拟的关键技术
• 4.3.1 工件和模具的几何建模
• 4.3.2 单元公式的选择
• 4.3.3 材料模型和屈服准则的选用
• 4.4 铝合金板材冲压成形的数值模拟及实例
• 4.4.1 冲压件的数值模拟
• 4.4.2 冲压件实例
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢