鍍層金屬薄板拉深成形的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬.pdf

1、金屬表面鍍層處理是材料表面改性的重要方法,先對(duì)基材表面鍍層處理后對(duì)帶鍍層材料精密成形是需要表面改性零部件的一種重要加工方式,拉深成形因具有生產(chǎn)效率高、操作簡便、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)在加工中占有重要地位,因此對(duì)鍍層金屬薄板拉深成形進(jìn)行研究具有重要意義。
　　本文首先對(duì)金屬薄板成形的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評(píng)述,然后通過實(shí)驗(yàn)研究了鎳鍍層鋼帶的拉深成形特性,最后用ANSYS/LS-DYNA軟件對(duì)鍍層金屬薄板的拉深成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,

2、主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)設(shè)計(jì)拉深成形裝置并在RG2000微機(jī)控制萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行鎳鍍層鋼帶拉深成形實(shí)驗(yàn),研究了工藝參數(shù)對(duì)其拉深成形特性的影響。結(jié)果表明:與未帶鍍層的鋼帶相比,鎳鍍層鋼帶需要更大的凸模載荷使其發(fā)生變形,壓邊力對(duì)板料拉深成形的影響很大,壓邊力較小會(huì)發(fā)生起皺,而過大又容易發(fā)生破裂,在本實(shí)驗(yàn)中,將壓邊力取為1436N能拉深出完好的杯形件。
　　(2)用掃描電鏡和X射線儀對(duì)拉深件側(cè)壁鍍層形貌及微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研

3、究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)拉深深度為12mm時(shí),鍍層表面開始出現(xiàn)裂紋,這些裂紋隨著拉深深度的加深而不斷擴(kuò)展,并且鍍層裂紋已擴(kuò)展到鍍層與基底的界面,但是沒有擴(kuò)展到基底。在杯形件側(cè)壁鍍層開始出現(xiàn)裂紋時(shí)此處鎳(111)織構(gòu)與鎳(200)織構(gòu)強(qiáng)度比變小,但隨著拉深深度的增加,其強(qiáng)度比逐漸變大。
　　(3)采用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)鍍層金屬薄板拉深變形為杯形件進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了材料參數(shù)對(duì)拉深力的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)基底或者鍍層初始厚度

4、增大時(shí)所需的最大拉深力都是增大的,而當(dāng)鍍層初始厚度小于30μm時(shí),鍍層初始厚度的減小對(duì)拉深成形中拉深力的影響已經(jīng)很小,當(dāng)鍍層屈服強(qiáng)度增大時(shí),材料拉深成形中的最大拉深力也是不斷增加的。
　　(4)通過數(shù)值模擬的方法研究了鍍層金屬薄板拉深為杯形件后其厚度的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn):基底初始厚度不同時(shí),在杯形件彎角處鍍層厚度是隨基底初始厚度的增大而增大的,而基底沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象,鍍層與基底厚度均在距杯形件底部中心的曲線距離為20-24mm間出現(xiàn)最

5、小值,在25mm以后鍍層厚度又急劇增加;鍍層初始厚度不同時(shí),在鍍層初始厚度大于40μm時(shí)在彎角處鍍層厚度仍有增加,但不明顯;在鍍有不同屈服強(qiáng)度鍍層的鍍層金屬薄板的拉深成形中,當(dāng)鍍層屈服強(qiáng)度增大時(shí),發(fā)現(xiàn)在杯形件彎角靠底部的地方鍍層變厚,說明鍍層在此處也出現(xiàn)了堆積,而在距中心20mm處鍍層與基底厚度均出現(xiàn)最小值,說明此處仍是拉裂危險(xiǎn)區(qū)。
　　通過本文的研究,得到了鍍層金屬薄板的拉深成形特性,以及工藝參數(shù)對(duì)鍍層金屬薄板拉深成形的影響。研