检索结果-内蒙古大学图书馆

Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017年第3期18卷 194-211页

作者： Xiang-dong JIA Chang-cai ZHAO Jian-chao LI Liu-yang HE MOE Key Laboratory of Advanced Forging & Stamping Technology and Science Yanshan University Qinhuangdao 066004 China

目的:板材固体颗粒介质成形工艺作为一种新型的软模成形技术,是采用固体颗粒代替刚性凸模或凹模(或弹性体、液体)对板料进行成形加工的工艺。固体颗粒介质板材拉深成形工艺为拉深和胀形两种变形模式的复合成形,其变形过程与传统拉深成... 详细信息

目的:板材固体颗粒介质成形工艺作为一种新型的软模成形技术,是采用固体颗粒代替刚性凸模或凹模(或弹性体、液体)对板料进行成形加工的工艺。固体颗粒介质板材拉深成形工艺为拉深和胀形两种变形模式的复合成形,其变形过程与传统拉深成形工艺有很大的区别。以抛物线型零件为研究对象,对其成形过程进行研究,建立固体颗粒介质板材软凸模拉深成形的几何条件和应变计算公式。创新点:1.首次提出了描述固体颗粒介质板材拉深成形变形机理的拉深权和胀形权的概念,并建立了相应的计算公式;2.建立了固体颗粒介质抛物线型零件软凸模拉深成形的几何条件和应变计算公式。方法:1.通过对抛物线型零件固体颗粒介质拉深成形的变形过程分析(图1~3),将变形过程和成形工件的变形区进行划分;2.将数学中权函数的思想引入到对抛物线型零件固体颗粒介质拉深成形的分析中,提出拉深权和胀形权的定义及相应表达式(公式(1)和(2));3.通过理论推导,构建不同成形阶段抛物线型零件拉深成形过程中的应变计算式(公式(28)^(30)和公式(62a)^(62c))和壁厚计算公式(公式(31)和(63));4.利用MATLAB编制抛物线型零件拉深成形应变计算程序(图14);5.以某航空零件为目标零件,通过试验试制不同成形条件下不同阶段的抛物线型工件(表2和3),将理论计算壁厚与实测厚度进行对比(图19),将试验轮廓与理论计算轮廓进行对比(图21),验证分析过程中所提假设及理论计算的可行性和正确性;将试验获得成形工件的几何尺寸(表3)代入MATLAB计算程序中,对该航空零件的变形过程进行分析(图15、18、19、21和22)。结论:1.固体颗粒介质拉深成形过程是胀形和拉深的复合成形,通过对其变形过程分析,首次提出了拉深权和胀形权的概念,并且给出了其计算公式。成形过程中,拉深权越大,工件成形后的壁厚差越小;胀形权则正好相反。2.利用拉深权和胀形权,建立了固体颗粒介质软凸模拉深成形变形区应变计算公式,且可以计算出应变分界圆位置半径,为分析固体颗粒介质软凸模拉深成形工艺变形过程提供了新的理论依据。3.设置合理的成形条件、拉深权的提高和应变分界圆半径的缩小可以降低拉深成形过程中底部的过度减薄,进而提高极限成形高度。

关键词：固体颗粒介质软模成形拉深拉深权胀形权应变

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一种金属板材软模正反拉深成形方法

一种金属板材软模正反拉深成形方法

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作者：赵长财贾向东曹秒艳董国疆杜冰 066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号

一种金属板材软模正反拉深成形方法，其模具装置凸模外面套有下压边圈，在下压边圈上设有拉深槽，在下压边圈上面设有上压边圈，上压边圈上设有料筒，在料筒内设有减力柱，减力柱与料筒之间设有压头，减力柱下端为与凸模对应的凹面；成... 详细信息

标准号: CN105537360A

一种金属板材软模正反拉深成形方法，其模具装置凸模外面套有下压边圈，在下压边圈上设有拉深槽，在下压边圈上面设有上压边圈，上压边圈上设有料筒，在料筒内设有减力柱，减力柱与料筒之间设有压头，减力柱下端为与凸模对应的凹面；成形方法主要是：上下压边圈由外力对压，将固体颗粒介质置于环形空腔内，压头以速度v₁下行，压缩颗粒介质对板材实施正拉深变形，同时减力柱在背压力P₁作用下，始终与板料保持接触状态，压头继续下行，上下压边圈随压头的压下而浮动，浮动速度小于压头压下速度。本发明将固体颗粒介质软模成形与反拉深结合在一套模具之中，提供一种结构简单、节能环保、一次成形的金属板材软模正反拉深成形方法。

关键词：压头减力柱压边圈料筒设有固体颗粒介质金属板材拉深成形上压边软模凸模一种下行浮动保持接触成形方法环形空腔节能环保模具装置软模成形压缩颗粒压下速度一次成形一套模具背压力反拉深拉深槽下压边正拉深凹面板料对压套有下端压下变形小于对应外面结合继续

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一种金属板材软模正反拉深成形方法

一种金属板材软模正反拉深成形方法

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作者：赵长财贾向东曹秒艳董国疆杜冰 066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号

标准号: CN105537360B

关键词：压边圈压头减力柱料筒固体颗粒介质金属板材拉深成形软模凸模压下下行浮动环形空腔接触状态节能环保模具装置软模成形压缩颗粒一次成形一套模具背压力反拉深正拉深凹面板料边圈成形深槽下端下压变形

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加载工况对弹性模成形过程中轻合金薄板成形性的影响

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锻压技术 2022年第12期47卷 56-67页

作者：许东方温光磊王志飞林永健相楠郭俊卿河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023

为了分析柔性传力介质提升板材成形性的机理,开展了不同加载工况下轻质合金薄板的弹性模胀形实验,通过数字图像相关技术获取了板材构型和应变分布,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了弹性模压力场和板材应力场。结合实验与有限元结果,... 详细信息

为了分析柔性传力介质提升板材成形性的机理,开展了不同加载工况下轻质合金薄板的弹性模胀形实验,通过数字图像相关技术获取了板材构型和应变分布,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了弹性模压力场和板材应力场。结合实验与有限元结果,研究了弹性模邵尔硬度、板材材质、板材厚度、界面摩擦等因素对轻合金板材成形性的影响规律。结果表明:随着弹性模邵尔硬度、板材屈服强度、板材厚度的增大,成形载荷逐渐增大;板材厚度越大,则成形性越好;板料屈服强度的增大会导致板材的均匀塑性变形能力降低;随着弹性模邵尔硬度降低,板材的径向应力减小,应力状态由近似单轴应力状态向等双拉状态变化,板材的充型能力增强。

关键词：软模成形板材柔性成形弹性模加载工况轻合金板材

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燃料电池金属极板成形规律

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塑性工程学报 2010年第3期17卷 103-107页

作者：兰箭魏曦刘艳雄华林武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

双极板是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,采用薄金属板制备双极板能够提高燃料电池的比功率、降低生产成本。文章运用有限元软件对薄金属极板的成形过程进行模拟,分析了板料在成形过程中的应变分布、厚度分布、延伸率等模拟结果,总... 详细信息

双极板是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,采用薄金属板制备双极板能够提高燃料电池的比功率、降低生产成本。文章运用有限元软件对薄金属极板的成形过程进行模拟,分析了板料在成形过程中的应变分布、厚度分布、延伸率等模拟结果,总结出蛇形流场结构金属极板的成形规律,并成功应用于实验中。该研究工作为全尺寸金属双极板的制备提供了可靠依据。

关键词：燃料电池金属双极板软模成形

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拉胀复合成形权函数理论及其在颗粒介质成形中的应用

拉胀复合成形权函数理论及其在颗粒介质成形中的应用

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作者：贾向东燕山大学

学位级别：博士

随着工业技术的发展以及人类环保意识的增强,质量轻型化成为构件的主要设计目标,因此壳体零件被广泛应用于航空、航天和汽车工业中。按照成形模具以及与之相应的变形工艺,壳体零件的成形方法可以分为传统刚性模成形和软模成形工艺两大... 详细信息

随着工业技术的发展以及人类环保意识的增强,质量轻型化成为构件的主要设计目标,因此壳体零件被广泛应用于航空、航天和汽车工业中。按照成形模具以及与之相应的变形工艺,壳体零件的成形方法可以分为传统刚性模成形和软模成形工艺两大类。近年来,随着壳体零件截面形状的复杂化,软模成形工艺以其适用性强,应用范围广,成形质量好等优点,逐步发展为复杂壳体零件的主流成形方法。从成形过程中板(薄板)的应力应变状态图和屈服轨迹两个方面出发,对软模成形工艺过程进行了分析,结果表明,板材的变形是在拉深和胀形的共同作用下的复合成形。将综合评价理论与软模拉深成形工艺相结合,建立了拉胀复合成形综合分析的数学模型,提出了拉深权和胀形权的概念,进而建立了拉胀复合成形权函数理论。以圆筒形零件为研究对象,对拉深权和胀形权的应用以及影响因素进行了研究,结果表明,拉深系数、法拉收缩比和成形工件的高径比都将对权值产生很大的影响。以平板变形过程中基本的几何关系模型为基础,根据拉胀复合成形权函数理论,建立了法兰区板材的应变和厚度理论计算公式,提出了单一拉深成形和单一胀形成形的概念。在凹模区,从单一拉深和单一胀形两个角度出发,分别对筒形件拉深成形过程中的球壳成形阶段和贴模阶段应变进行了分析。在此基础上,通过拉深权和胀形权,分别建立了两个阶段板材的应变理论计算模型,并对成形工件的几何参数对应变分布规律和壁厚的影响进行了研究。在变形过程中,高径比只改变应变绝对值的大小,而拉深权和胀形权不仅对应变的绝对值有影响,而且对板材的应变分布规律和所受的应变状态都有很大的影响。板材固体颗粒介质拉深成形工艺(SGMF)采用颗粒介质代替刚性凸模或凹模(或弹性体、液体)对板材进行软模成形。固体颗粒介质拉深成形工艺既具有其它软模成形特点,又具有自身的优势。受到颗粒介质传压非均匀的影响,使得变形过程中板材的应力状态与其他软模拉深相比有很大差别。以圆筒形零件为研究对象,分别对其成形过程中法兰变形区和凹模变形区的应力状态进行了研究。利用板材轴对称基本平衡方程对法兰区进行分析,建立了考虑材料应变硬化的应力理论分析模型;采用拉深权和胀形权理论,分别对球壳成形阶段和贴模成形阶段凹模内的板材的受力状态进行分析,建立了球壳区和贴模区板材在两个拉深成形阶段所需传压介质垂直压力的理论模型,在此压力作用下,通过应力平衡方程和等效应力方程,建立了考虑材料硬化的凹模区板材的应力计算模型。基于ABAQUS 6.14数值仿真平台,采用手动编程输入的方式建立了板材颗粒介质拉深FEM-DEM数值分析模型。采用试验和数值模拟相结合的方法,对拉深变形过程中颗粒的流动规律进行了研究。利用数值模拟、理论分析和试验对成形过程中的压边间隙和润滑条件对变形过程的影响进行了研究。将理论计算、数值模拟和试验获得的变形后工件的壁厚、应变和应力分布曲线进行对比,结果表明:理论计算结果与试验和数值仿真结果基本一致,最大偏差不大于10%。这同时说明,基于拉胀复合成形权函数理论所建立的理论分析模型的正确性和可靠性。该理论模型的建立,为进一步揭示拉胀复合成形工艺的变形机理提供了新的理论支撑,同时为变形后工件壁厚、应变和应力的预测提供了一种新的分析方法。

关键词：软模成形权函数拉深权胀形权拉深固体颗粒介质应力应变

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板件粘性介质压力成形新工艺

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新技术新工艺 2004年第1期 37-38页

作者：王新云夏巨谌胡国安王忠金王仲仁华中科技大学模具技术国家重点实验室 430074 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 150001

粘性介质压力成形是一种新的板料软模成形技术 ,与常规冲压相比节约了一半的模具费用 ,且零件研制周期大大缩短而整体性能得到提高 ,因而降低了能源消耗。成形过程中的传力介质是一种半固态、可流动且具有应变速率敏感性的高分子化合物 ... 详细信息

粘性介质压力成形是一种新的板料软模成形技术 ,与常规冲压相比节约了一半的模具费用 ,且零件研制周期大大缩短而整体性能得到提高 ,因而降低了能源消耗。成形过程中的传力介质是一种半固态、可流动且具有应变速率敏感性的高分子化合物 ,对人体无害 ,对环境没有污染 ,对试件无腐蚀作用 ,而且粘性介质可以反复使用。因此 ,粘性介质压力成形是一种环保节能的新工艺。

关键词：粘性介质压力成形节能板件软模成形冲压

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Ni-Co纳米晶箔材高温微成形性能研究

Ni-Co纳米晶箔材高温微成形性能研究

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作者：刘奇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

纳米材料因其特殊的结构而具有超塑性能,这一性能的研究已成为科研领域中的重要研究方向。同时,微机电系统(MEMS)不断地发展使得微成形技术的研究越来越不可或缺。本文采用脉冲电沉积法制备了Ni-Co箔材,研究了箔材的组织结构以及高温塑... 详细信息

纳米材料因其特殊的结构而具有超塑性能,这一性能的研究已成为科研领域中的重要研究方向。同时,微机电系统(MEMS)不断地发展使得微成形技术的研究越来越不可或缺。本文采用脉冲电沉积法制备了Ni-Co箔材,研究了箔材的组织结构以及高温塑性性能。通过对箔材刚性凸模拉深成形及5083AL软凸模拉深成形过程的有限元模拟,研究了不同成形工艺下箔材高温成形规律。通过箔材高温微阵列拉深成形实验研究了材料的超塑微成形性能,分析不同成形工艺及参数对箔材微阵列拉深成形规律的影响。通过控制沉积时间获得不同厚度纳米晶Ni-Co箔材。借助扫描电子显微镜观察其表面平整致密,借助透射电子显微镜、X射线衍射仪等设备分析得晶粒尺寸在15～50nm。通过高温拉伸实验研究了材料的高温塑性性能,箔材在初始应变速率1.67×10-3s-1、拉伸温度500℃时延伸率最大为485%,并通过应变速率突变法求得此条件下材料常数K为750、应变速率敏感系数m为0.532。通过有限元分析刚性凸模高温拉深成形,拉应力最大值出现在凸模圆角与凹模直段相切处,为拉深成形件的易断部位;软凸模(5083AL)高温拉深成形,拉应力最大处出现在凹模圆角向凹模直段过渡处,为拉深成形件的易断部位。采用5x5微阵列拉深成形模具,在不同成形方案下分别进行刚性凸模与软凸模拉深成形实验,获得质量较优刚性凸模成形件的成形温度为500℃、成形速率为0.025mm/min、箔材厚度为60μm、高径比为0.67;质量较优的软凸模拉深成形件的成形温度为550℃、凹模直径0.8mm、满载荷拉深次数为2次、箔材厚度为60μm、高径比为0.66。刚性凸模与软凸模成形件箔材壁厚分布有明显差异且与有限元模拟中壁厚分布规律一致。SEM观察发现,成形件断裂机制为沿晶断裂。

关键词：电沉积纳米晶超塑性微成形软模成形

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质子交换膜燃料电池金属双极板成形工艺研究

质子交换膜燃料电池金属双极板成形工艺研究

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作者：谷云飞武汉理工大学

学位级别：硕士

在环境、资源问题日益突出的今天,燃料电池的出现为能源可持续发展带来了希望,成为21世纪首选的发电装置。质子交换膜燃料电池作为一种新型的、性能良好的、有远大发展前途的燃料电池,更是受到很多的关注和研究。但是目前有很多因素制... 详细信息

在环境、资源问题日益突出的今天,燃料电池的出现为能源可持续发展带来了希望,成为21世纪首选的发电装置。质子交换膜燃料电池作为一种新型的、性能良好的、有远大发展前途的燃料电池,更是受到很多的关注和研究。但是目前有很多因素制约了质子交换膜燃料电池的普及,双极板的制造成本就成为其中一个很大的障碍之一。本文采用两种不同的成形方法,利用有限元分析软件来比较两种方法对质子交换膜燃料电池双极板的成形工艺的影响,选择出最适合批量生产双极板的方法,从而达到降低生产成本的目的。首先,深入了解了拉深工艺的成形方法。对拉深过程的变形分析、拉深中坯料内部的应力与应变状态以及拉深过程中的力学分析进行细致的研究,并且简单地了解了拉深件的起皱和防止措施。另外,对于模具圆角的设计也做了进一步地研究,为后面建立有限元模型打好基础。其次,在熟悉LS-DYNA软件的基础上,建立了刚性模具冲压双极板单根流道的有限元模型。为了研究流道参数对整个极板成形工艺的影响,分别对流道开口斜度、上圆角、下圆角的不同情况做了分析比较,最后得出最理想的流道几何参数。同时得到一些发现：开口斜度的增大有利于极板的成形；上圆角的增大会降低双极板的最大应力应变；下圆角取合适的圆角大小,能使薄板的填充能力更好。在软模成形冲压分析中,以优化的流道参数为基础,建立软模冲压有限元模型,也成功冲压出流道形状,并和传统的刚性模具冲压成形方法做了比较。双极板的两种成形工艺,在成形方法、成形过程、冲压载荷、经济使用度方面都做了比较,比较结果表明：软模冲压成形可以节约设计时间和模具制造成本,适合较小流道深度的双极板冲压,可以为中小型工厂批量生产金属双极板节约成本。

关键词：燃料电池双极板有限元拉深工艺软模成形

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纯钛双极板柔性介质压力成形工艺研究

纯钛双极板柔性介质压力成形工艺研究

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作者：张彦杰太原理工大学

学位级别：硕士

随着能源短缺与环境污染的问题日益加重,越来越多的国家和组织将新能源产业作为重点研究领域。燃料电池特别是质子交换膜燃料电池具有功率密度高、室温下快速启动,对环境无污染等特点,成为新能源领域的研究热点,具有很高的应用前景。质... 详细信息

随着能源短缺与环境污染的问题日益加重,越来越多的国家和组织将新能源产业作为重点研究领域。燃料电池特别是质子交换膜燃料电池具有功率密度高、室温下快速启动,对环境无污染等特点,成为新能源领域的研究热点,具有很高的应用前景。质子交换膜燃料电池主要由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层和双极板等部件组成。双极板是质子交换膜燃料电池里面的重要部件起着支撑电极、收集与传导电流以及分隔反应气体等重要作用,占整个电池成本的30%～45%。金属材料相较于石墨与复合材料具有很好的强度、导电导热性以及易于批量生产等优点,逐渐成为双极板材料的有力竞争者。常用的不锈钢金属双极板表面易被腐蚀且易形成表面钝化膜,使电堆性能下降,接触电阻提高。纯钛作为双极板基材,不仅具有以上金属双极板的优势,更具备优异的耐腐蚀性能,并成为当前金属双极板的理想基材。但纯钛成形性较差且通常具有明显的各向异性,纯钛薄板的微成形工艺研究及质量评价亟待开展。针对以上问题,本文的主要研究工作如下: 利用电子背散射衍射（EBSD）对不同退火态纯钛极薄带进行表征,对其晶粒、织构进行观察,研究不同退火温度下的纯钛极薄带具有不同的晶粒尺寸、取向以及织构;进行单向拉伸实验,发现退火温度为700℃～750℃时RD取向的抗拉强度与屈服强度要比其他退火温度的屈服强度与抗拉强度高,此时这两种退火温度下的晶粒尺寸最小,而且不同取向的纯钛极薄带的屈服强度与抗拉强度不一致,材料表现出明显的各向异性;后通过埃里克森杯突实验测试不同退火态纯钛极薄的成形性能,并对成形性好的退火态纯钛极薄带绘制成形极限曲线。建立有限元模型分析软模成形过程中材料的应力应变分布,观察发现双极板圆角位置是危险断裂位置。通过软模成形实验,分析了不同实验参数对双极板质量的影响,发现软模硬度太大都不利于双极板的成形,硬度太低,橡胶流动性越好容易从上容框与垫块的间隙流出,硬度太大需要更大的载荷成形出需要的双极板流道深度;不同取向的双极板在同一载荷下成形的流道深度不相同,RD取向的双极板流道深度最大,TD取向的双极板流道深度最小,但TD取向的双极板的极限流道深度要高于另外两个取向;不同位置处双极板的壁厚减薄情况不相同,其中圆角R1是双极板壁厚减薄最严重的位置,表明了纯钛各向异性对双极板成形质量的影响,上述现象的产生源于不同取向双极板的塑性应变比差异较大。建立了气压成形双极板有限元模型,分析了不同压强与温度对双极板流道深度的影响,发现同一压强下,温度越高双极板的流道深度越大,说明了温度的提高能够改善纯钛极薄带的成形能力。通过气压成形实验研究了不同取向的纯钛双极板流道深度与壁厚变化规律,对热态金属气压成形实验进行初步探索。

关键词：质子交换膜燃料电池纯钛双极板各向异性软模成形气压成形

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