基于優化溫成形方法的輕量化薄板優化

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基于優化溫成形方法的輕量化薄板優化

鋁材的傳統熱成形是指溫度在200～350℃之間，并使用相匹配的加熱模具進行板材成形，這與傳統的沖壓過程是相似的。雖然這個過程有很多優勢，如設計自由、空間利用率提高、循環次數減少，這個過程是復雜的，并且需要昂貴的加熱模具。本項工作的目標是開發既能保留傳統溫成形的優勢，同時又能使用低成本工具的溫成形方法。模具和板材之間達到規定溫差的條件通常也被稱為非等溫條件。這項研究工作基于一個全尺寸的車門內板，展示了非等溫熱成形方法的優勢。應用有限元分析方法指導模具形狀的設計。自動化生產試驗開發的成形單元包括預熱、自動化、可成形性這幾種特征，并建立了過程可重復性、周期時間，以及可成形性窗口。研究表明，非等溫成形的方法可以通過一個低成本的過程，使鋁合金形成一整塊車門內板，而且成形性又特別好，符合傳統的溫成形方式。

這項工作很大一部分集中在前期的車門內板模具設計。模具使用最佳的設計材料，以使生產過程達到穩定狀態。優化的溫成形方法驗證了部分成形性、過程可重復性和周期時間等。成形性分析證明了過程的尺寸精度，以及材料變薄或抗拉強度增加等影響合金成形性能所存在的通用性。熱分析表明，模具可能會經歷超過70℃的超時加熱，因此后續工作將試圖解決模具升溫影響零件的成形性以及一些生產環境變化可能引起過程變化等問題。通過這個過程制造的鋁材零件相對于鋼材質量可減輕40%。因此，制造供應商在未來努力實現輕量化過程中，各種鋁組件的成形可采用優化溫成形（非等溫成形）工藝。

Nia R. Harrison et al. SAE 2013-01-1170.

編譯：李古建