一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法技术

本发明专利技术提供了一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，包括：选取厚度与实际厚度一致的试验板材刻蚀网格图形；将成型工装安装在冲压设备上，冲头与成型工装相对；将加热炉加热至试验板材固溶温度以上，对试验板材进行固溶处理；将试验板材转移并压紧，通过冲头完成冲压形成试件；对试件清洗，对未发生颈缩开裂及明显颈缩开裂的试件进行表面应变采集，选取垂直于颈缩区并穿过试件中心的截面，进行主应变和次应变生成和厚度分析；仿真结果与试验结果进行比较，若一致，则用于实际部件的仿真分析，否则，则进一步优化仿真参数设置直至结果一致。本发明专利技术通过小尺寸部件的验证，确保仿真精度，指导大部件成形，有效降低大部件热冲压成形工艺开发风险。

A Verification Method for Hot Stamping Process of Aluminum Alloy Sheet

The invention provides a verification method for hot stamping forming process of aluminium alloy sheet, which includes: selecting etching grid pattern of test sheet with the same thickness as the actual thickness; installing the forming tooling on the stamping equipment, the punch is opposite to the forming tooling; heating the heating furnace to the solid solution temperature of the test sheet, the solid solution treatment of the test sheet; transferring and pressing the test sheet; The punch is used to stamp the specimen; the specimen is cleaned, the surface strain of the specimen without necking crack and obvious necking crack is collected, the section perpendicular to the necking zone and passing through the center of the specimen is selected to generate the principal and secondary strains and analyze the thickness of the specimen; the simulation results are compared with the test results, and if they are consistent, they are used for the simulation analysis of the actual components, otherwise, The simulation parameters are further optimized until the results are consistent. The invention ensures the simulation accuracy, guides the forming of large parts, and effectively reduces the development risk of hot stamping forming process for large parts through verification of small parts.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法
本专利技术涉及铝合金板材成形验证
，特别是涉及一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法。
技术介绍
随着社会对节能降耗要求的日益提高，轻量化已成为交通运输装备发展的主要方向，铝合金作为一种成熟的、主要的轻质金属结构材料，得到了广泛的应用。随着铝合金应用的不断深入及制造水平的提高，铝合金热冲压部件的尺寸越来越大，结构形状越来越复杂。在这类部件的工艺开发过程中，面临的风险和挑战也越来越大，如：模具尺寸及压力机吨位的增大会导致工装设备投入成倍提高，若不经过充分的验证就投资定制工装设备、开展试验，不但会大幅提高研发成本，还容易导致大量资源浪费。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。本专利技术的目的是提供一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，通过小尺寸部件的验证，确保仿真精度，指导大部件成形，有效降低大部件热冲压成形工艺开发风险。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，其可以包括如下步骤：步骤1：选取厚度与实际部件的板材厚度一致的试验板材，试验板材表面经清洗后通过蚀刻法刻蚀网格图形，并在网格图形的交点处刻蚀圆点，形成圆点阵列；步骤2：将成型工装安装在具有程控功能的冲压设备上，成型工装的上压边圈和下压边圈相对设置，冲压设备的冲头正对上压边圈和下压边圈的中心通孔；步骤3：将加热炉加热至试验板材固溶温度以上设定温度进行保温，待温度恒定后，将试验板材放入加热炉加热进行固溶处理，并保温设定时间，以达到固溶状态为准；步骤4：将完成固溶处理的试验板材从加热炉取出，并转移至下压边圈上，利用上压边圈压紧，按预设程序启动冲压设备通过冲头完成冲压，形成试件；步骤5：对试件进行清洗，采用板料成形网格应变测量系统对未发生颈缩开裂及明显颈缩开裂的试件进行表面应变采集，表面应变采集并重构完成后，选取垂直于颈缩区并穿过试件中心的截面，进行主应变和次应变生成和分析，并进行试件厚度分析；步骤6：将冲压使用的参数作为边界条件，采用板材成形仿真软件进行冲压过程成形仿真分析，仿真结果与试验结果进行比较分析，若仿真结果和试验结果所得主应变、次应变分布及厚度变化趋势一致，则用于实际部件的仿真分析，否则，则进一步优化仿真参数设置直至仿真结果与试验结果一致。本专利技术实施例的步骤1中，将试验板材加工成边长为200～400mm的正方形。本专利技术实施例的步骤1中，试验板材表面通过光刻或电化学蚀刻法刻蚀网格图形，刻蚀后，圆点的直径为0.5～2.5mm，相邻圆点的中心间距为1.0～5.0mm。本专利技术实施例的步骤2中，冲头直径为35～80mm，冲头的头部为半球形，并涂抹润滑剂。本专利技术实施例的步骤2中，上压边圈和下压边圈的中心通孔直径为200～400mm。本专利技术实施例的步骤3中，加热炉采用电阻炉，将加热炉加热至试验板材固溶温度以上40～50℃。本专利技术实施例的步骤4中，将完成固溶处理的试验板材从加热炉取出，并在5秒以内转移至下压边圈上。本专利技术实施例的步骤4中，冲头的冲压速度和冲程选择一系列数值组合，包括：保证冲压的试验板材无明显颈缩开裂的参数，冲压的试验板材明显颈缩开裂的参数，以及介于无明显颈缩开裂与明显颈缩开裂之间的参数。进一步地，每组参数冲压三至五个平行试样。本专利技术实施例的步骤5中，同一个位置选取的截面不少于五个，并拟合平均值。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，针对大型复杂铝合金构件的热冲压成形，通过采用小部件试验板材的成形试验验证，模拟热冲压的过程，对热冲压模拟件的主次应变、厚度进行测量分析，并与仿真结果进行比较分析，获取仿真精度，有效保证了仿真精度，减少模具及试验投入，进而达到提高大型复杂铝合金构件成形工艺开发效率，节约开发成本的效果，节约开发成本。附图说明图1为本专利技术实施例一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法中冲压设备与成型工装的安装示意简图；图2为本专利技术实施例步骤5中选取垂直于颈缩区并穿过试件中心的截面示意图；图3为本专利技术实施例步骤6中仿真和试验所得主应变分布图；图4为本专利技术实施例步骤6中仿真和试验所得厚度变化趋势图；图中：1：上压边圈；2：下压边圈；3：试验板材；4；冲头。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。本专利技术实施例提供了一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，其具体可以包括如下步骤：步骤1：试验板材准备：选取厚度与实际部件即大型铝合金构件的板材厚度一致的试验板材，加工成边长为200～400mm的正方形，试验板材表面经清洗后通过光刻或电化学蚀刻法刻蚀网格图形，并在网格图形的交点处刻蚀圆点，形成圆点阵列，刻蚀后的圆点为直径0.5～2.5mm的凹陷，相邻圆点的中心间距为1.0～5.0mm；步骤2：冲压设备及成型工装准备：如图1所示，将成型工装安装在具有程控功能即冲程可控的冲压设备上，成型工装的上压边圈1和下压边圈2相对设置，上压边圈1可上下移动，当需要放置试验板材3时，向上移动上压边圈1，将试验板材3放置在下压边圈2上，然后向下移动并压紧位于下压边圈2上的试验板材3，上下压边圈外缘需完全覆盖试验板材3，冲压设备的冲头正对上压边圈1和下压边圈2的中心通孔，上压边圈1和下压边圈2的中心通孔直径为200～400mm，具体地，冲头4可以位于下压边圈2的正下方，用于向上冲压，冲头4的直径小于上压边圈1和下压边圈2的中心通孔直径，冲头4直径为35～80mm，以便于冲头4穿过中心通孔将试验板材3向上冲压，冲头4的头部为半球形，以在试验板材3表面形成半球形凹面，冲压后试验板材3表面的相邻圆点之间的间距改变，在冲压前涂抹润滑剂以减小冲压摩擦力；步骤3：固溶处理：将加热炉例如电阻炉加热至试验板材固溶温度以上40～50℃进行保温，待温度恒定后，将试验板材放入加热炉加热进行固溶处理，并保温设定时间例如1-4分钟，具体温度及保温时间可以依实际用材料牌号及厚度而定，以达到固溶状态为准；步骤4：模拟冲压：迅速将完成固溶处理的试验板材从加热炉取出，并转移至下压边圈上，转移过程控制在5秒以内，确保试验板材温度无显著下降，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取厚度与实际部件的板材厚度一致的试验板材，试验板材表面经清洗后通过蚀刻法刻蚀网格图形，并在网格图形的交点处刻蚀圆点，形成圆点阵列；步骤2：将成型工装安装在具有程控功能的冲压设备上，成型工装的上压边圈和下压边圈相对设置，冲压设备的冲头正对上压边圈和下压边圈的中心通孔；步骤3：将加热炉加热至试验板材固溶温度以上设定温度进行保温，待温度恒定后，将试验板材放入加热炉加热进行固溶处理，并保温设定时间，以达到固溶状态为准；步骤4：将完成固溶处理的试验板材从加热炉取出，并转移至下压边圈上，利用上压边圈压紧，按预设程序启动冲压设备通过冲头完成冲压，形成试件；步骤5：对试件进行清洗，采用板料成形网格应变测量系统对未发生颈缩开裂及明显颈缩开裂的试件进行表面应变采集，表面应变采集并重构完成后，选取垂直于颈缩区并穿过试件中心的截面，进行主应变和次应变生成和分析，并进行试件厚度分析；步骤6：将冲压使用的参数作为边界条件，采用板材成形仿真软件进行冲压过程成形仿真分析，仿真结果与试验结果进行比较分析，若仿真结果和试验结果所得主应变、次应变分布及厚度变化趋势一致，则用于实际部件的仿真分析，否则，则进一步优化仿真参数设置直至仿真结果与试验结果一致。...

【技术特征摘要】
1.一种铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取厚度与实际部件的板材厚度一致的试验板材，试验板材表面经清洗后通过蚀刻法刻蚀网格图形，并在网格图形的交点处刻蚀圆点，形成圆点阵列；步骤2：将成型工装安装在具有程控功能的冲压设备上，成型工装的上压边圈和下压边圈相对设置，冲压设备的冲头正对上压边圈和下压边圈的中心通孔；步骤3：将加热炉加热至试验板材固溶温度以上设定温度进行保温，待温度恒定后，将试验板材放入加热炉加热进行固溶处理，并保温设定时间，以达到固溶状态为准；步骤4：将完成固溶处理的试验板材从加热炉取出，并转移至下压边圈上，利用上压边圈压紧，按预设程序启动冲压设备通过冲头完成冲压，形成试件；步骤5：对试件进行清洗，采用板料成形网格应变测量系统对未发生颈缩开裂及明显颈缩开裂的试件进行表面应变采集，表面应变采集并重构完成后，选取垂直于颈缩区并穿过试件中心的截面，进行主应变和次应变生成和分析，并进行试件厚度分析；步骤6：将冲压使用的参数作为边界条件，采用板材成形仿真软件进行冲压过程成形仿真分析，仿真结果与试验结果进行比较分析，若仿真结果和试验结果所得主应变、次应变分布及厚度变化趋势一致，则用于实际部件的仿真分析，否则，则进一步优化仿真参数设置直至仿真结果与试验结果一致。2.根据权利要求1所述的铝合金板材热冲压成形工艺验证方法，其特征在于，步骤1中，将试验板材加工成边长为200～400mm的正方形。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓光，韩晓辉，李刚卿，张志毅，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37