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[汽车铝合金] 铝合金板材冲压成形实验,助力汽车轻量化

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发表于 2021-6-16 16:41:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
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研发低成本、质量轻、制造质量好的汽车新材料,是未来汽车产业市场需求的必然趋势。铝合金材料以其出色的自身性能(低密度、比强度和比刚度、弹性好、冲压性能好等)广泛应用于汽车行业、航空航天、机械工程行业等领域。
杯突试验是一种冲压工艺性能试验,其融合了拉深与胀形的工艺特点,是检测板材塑性成形性能、焊接接头质量的工艺性能实验之一,试验所得的杯突值可以测试材料在拉胀成形时的塑性变形性能。
客户需求
某汽车生产商正努力寻求在能源、环保、安全这三大课题上提升汽车及零部件制造的竞争力,因此,如何减轻汽车的自重以降低能耗成为关注的焦点,而减轻汽车自重的关键,是使用轻质材料,其中铝合金资源丰富,一系列优良特性,成为汽车轻量化理想的材料。
可变形热处理的铝合金,具有良好的塑性,常用于汽车领域的中等载荷零件、形状复杂的锻件和模锻。该汽车生产商需要通过极限成形试验和计算机仿真技术,研究某款型号铝合金的成形性能,得出影响成形的基本参数,对比分析铝合金板材在成形性能的差异,为铝合金在汽车制造领域的开发和应用提供数据分析基础。
铝合金材料FLC测试
使用多种型号铝合金冷轧板作为试验材料,材料试样共九种试件,每种各5个,按根据国标 GBT 15825.8-1995和GBT 24171.1-2009:在试验条件下测量成形极限曲线。
铝合金试样件
该实验采用新拓三维自主研发的XTDIC-FLC三维板材成型极限测量系统进行测试。系统运用数字图像相关法,在试件表面喷涂黑白相间的散斑,通过自动采集杯突试验机(冲压速度60mm/min)工作时板材变形的序列视频图像,计算出铝合金试件的应变场。
该实验根据上述国标制备试样,基于网格应变分析、数字图像相关法测量等技术,直接获取极限应变量,生成极限曲线FLC。
FLC测试实验过程
制备铝合金试件,喷涂黑白相间的散斑,将试件放入到杯突实验机中进行冲压实验,XTDIC-FLC系统相机同步采集各个变形状态数据。
放置试件实验过程

对采集的图像进行处理,XTDIC-FLC系统软件计算得出试件每一个状态的应变场。按照国标要求,在试件破裂前一状态得到的三维云图上,垂直于裂纹方向划分三条以上,间隔大于2mm的截线,获取屈服时的截线数据。
划分截线
将所有的截线数据导入到XTDIC-FLC软件中进行拟合,得到最终的FLC曲线。
截线数据拟合
FLC曲线拟合
实验结果
实验价值
该型号铝合金具有良好的成形性性能,在杯突胀形过程中,双向应力均匀扩展,成形性比较好,在采用该型号铝合金板材作成形工艺分析时,可提供实验数据借鉴。
杯突实验的结果与有限元分析计算的铝合金成形极限和板料位移比较接近,两者匹配较好,实验可以为模拟验证提供数据支撑,也可以用模拟来验证实验并进一步指导实验,为铝合金板材冲压工艺的改善、模具的设计和有限元仿真的研究提供实验数据依据。
文章来源:
新拓三维技术(深圳)有限公司:https://www.xtop3d.cn/
新拓三维FLC板材极限成形测量系统https://www.xtop3d.cn/default.html

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