锻压技术：凸模直径对拼焊板极限胀形成形性能影响的数值模拟
2023-01-02【作 者】陈水生;孙东继
为响应国际节能减排要求，汽车制造商正积极寻求提高燃油效率和降低排放的方法。据研究分析，整车重量每降低10%，能源消耗降低6%一8%，排放同比例降低[1]。汽车车身重量占整车的60% ,所以如何减轻车身重量是汽车轻量化发展的关键之一。拼焊板的应用给车身轻量化提供了有效的途径。但是由于焊缝硬化和热影响区的存在严重降低了拼焊板成形性能[2]。为了深入研究不同因素对拼焊板成形性能的影响，已提出了多种试验方法来研究拼焊板成形性能[3-4]。然而，试验中部分影响因素(如摩擦系数)无法精确控制，或部分因素(如板厚比)的规格不存在。有限元法可有效解决这些问题，通过合理的模型简化，并用试验结果比对，可建立合理的有限元模型。Gaied S等[5]提出了一个数值模型来预测拼焊板极限胀形高度(Limit Dome Height , LDH)和成形极限曲线。Tang B T等[6]通过一步有限元法藕合优化算法预测拼焊板成形过程中焊缝移动。特别是在拼焊板成形极限图的研究中广泛采用LDH试验数值模拟方法[7-8]。关于金属板材LD H试验标准[9]，推荐的试验方式都是采用半球形凸模对板料进行冲压胀形，但未明确规定凸模直径D的大小，而实际上D对板材成形特征有较大影响。
【结 论】
（1）板厚比较大时，如TWB1和TWB2，开裂发生在薄侧母材。相对LDH随着D增大而不断减小，极限应变随D增大而增大，当达到临界值100 mm后相对LD H和极限应变均趋于恒定;摩擦系数为0. 08条件下，母材冷轧镀锌板DC56D + Z拼焊板的LDH试验D的临界值约是100. 0 mm。
（2）拼焊板板厚比较小时，如TWB3，开裂发生在焊缝上，D对相对LDH和极限应变无显著影响。
（3）采用的试样是激光拼焊板，特点是焊缝的强度和硬度高于母材，而延展性低于母材。试验中当焊缝置于凹模中心时，结论可扩展到焊缝强度高于母材、延展性低于母材的相同母材、不同厚度拼焊板。
（4）板厚比较大时，D对拼焊板LDH试验结果有较大影响。进行拼焊板LDH试验时，尽量采用较小的D，但必须超过其临界值，以确保结果稳定。
以下是正文：
