鍍層金屬薄板拉深成形的實驗與數(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,先對基材表面鍍層處理后對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、便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點(diǎn)在加工中占有重要地位,因此對鍍層金屬薄板拉深成形進(jìn)行研究具有重要意義。
　　本文首先對金屬薄板成形的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評述,然后通過實驗研究了鎳鍍層鋼帶的拉深成形特性,最后用ANSYS/LS-DYNA軟件對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)計拉深成形裝置并在RG2000微機(jī)控制萬能實驗機(jī)上進(jìn)行鎳鍍層鋼帶拉深成形實驗,研究了工藝參數(shù)對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,壓邊力對板料拉深成形的影響很大,壓邊力較小會發(fā)生起皺,而過大又容易發(fā)生破裂,在本實驗中,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,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,鍍層初始厚度的減小對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,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,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,在鍍層初始厚度大于40μm時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,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)對鍍層金屬薄板拉深成形的影響。研