目前,冲压成形工艺和焊接工艺是拼焊板技术研究的两个方面。国内外对拼焊板冲压成形的研究主要集中以下三个方面:(1)拼焊板成形性能的研究,对变形机理进行研究,寻找影响拼焊板成形的因素;(2)拼焊板不均匀变形规律的研究,如焊缝移动规律及控制的研究;(3)控制冲压成形过程变量的研究,找出有效的工装模具与设备,采用合理的工艺参数,在冲压成形过程中控制拼焊板的板料流动性能及成形性能,如压边力对拼焊板冲压成形性能影响的研究[4]。28617
1 拼焊板技术的发展
20世纪60年代,日本丰田汽车第一次应用拼焊板技术,该公司采用拼焊板冲压件做车身侧板,但其后的二十多年间拼焊板应用并没有得到广泛推广;直至1985年,由于社会对汽车的性能和功能如安全性能、节能减排等要求越来越高,拼焊板的应用得到越来越多的关注;1990年伊始,国际钢铁协会和美国钢铁协会组织了一项由全球18个国家35家钢铁厂参与的超轻钢车(ULSAB)计划, 由保时捷工程公司负责车型设计,并在1988年3月生产出第一辆采用了16个拼焊板冲压件的样车,该车车身零件的数量减少约20%,质量减轻了25%;在工业发达国家,拼焊件开始逐渐在汽车制造业和飞机制造业中得到普遍应用;目前, 由拼焊板生产的汽车零部件主要有车门内板、地板、内后挡板、轮罩、横梁缓冲器、纵梁、车门两侧的A 、B 、C 立柱等[5-6]。
随着工业的发展,社会的进步,以及汽车等产品的越来越普遍,作为汽车零部件生产的主要材料的拼焊板,它的发展也得到了飞速的跨越。然而由于拼焊板的性能特点,和单一钢板在拉深成形过程中必然存在一定的差异性,而这些差异性则会影响拼焊件的冲压成形性能严重时甚至会造成冲压件的损毁。但是考虑到影响因素的多样性及复杂性,用实际试验来进行探索显然不现实。因此这就需要一些仿真试验的模拟,从中选出较为理想的因素组合,再进行试验验证。这样不仅能很好地提高工作效率,也能降低材料的损耗。论文网
2 拼焊板材料的形式
拼焊板材料主要有钢板、夹层板(钢或铝)、镁合金板、铝合金板等,不同的钢板具有不同的焊接性能和冲压成形性能;在ULSAB 计划中,与当前四门中型轿车平均水平相比,利用薄低合金钢板制成不同板厚比的拼焊板制成的汽车车身,提高了65%的抗扭刚度,减轻了超过25%的质量,改善了35%的振动特性,并且增强了弯曲刚度,得到既坚固又便宜的车身结构[7]。
(1)低碳钢:研究和应用低碳钢拼焊板的比较多,主要是因为其能够达到不同部位具有不同刚度或强度的要求,例如Wouters等比利时学者主要研究了热轧钢和冷轧钢拼焊板成形;Wang等美国学者研究了高强低合金钢(HSLA)和铝镇静钢拼焊板的成形[8]。
(2)铝合金板:不可热处理强化的Al-Mg- Si 系(6000 系),可热处理强化的Al- Cu-Mg 系(2000 系)和Al-Mg 系(5000系)是用于车身拼焊板的主要铝合金材料。对铝合金拼焊板来说,由于焊缝及热影响区发生软化现象,使得它的屈服强度比母材高,抗拉强度和伸长率变低,其硬化指数和强度均降低[9]。
1.2.3 拼焊板冲压成形过程中的焊缝偏移问题及控制
由于由两块及其以上的板料焊接而成的板料称之为拼焊板,在成形过程中,板料与板料之间由于焊缝区的存在,其性能会受到较大的影响。焊缝的偏移会明显影响由拼焊件拉深成形所制成的零件质量,严重的甚至会造成零件的损毁。因此研究焊缝的偏移及其找寻控制焊缝偏移的方法是有极大的实际意义的。国内外许多学者针对这一问题,均有较为深入的研究。
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