5A06铝合金拼焊板温热V形自由弯曲成形研究

铝合金具有轻质、耐腐蚀、环境友好等多项特质使其成为优秀汽车车身制造材料。采用铝合金板材制造的汽车车身相较传统的钢制车身有着低能耗、美观、安全等多方面的优势；拼焊板成形技术将传统的板材分离成形和整体成形结合起来，具有多种优点。然而铝合金板材在室温下塑性较差，拼焊板也存在易出现焊缝偏移、成形过程难以控制等问题。因此，对铝合金拼焊板在加热状态下的成形试验进行研究，可以发挥铝合金板材和拼焊板技术的双重优势，具有较高的现实意义和经济价值。本文以异厚度5A06铝合金板材为对象，建立了其温热V形自由弯曲的有限元仿真模型，研究了5A06铝合金拼焊板在不同的成形温度、摩擦系数、凸凹模圆角半径、合模间隙下的温热V形自由弯曲成形过程，分析了这些因素对焊缝偏移及回弹的影响。然后，使用正交试验分析了成形温度、摩擦系数、合模间隙、凸凹模圆角半径等因素对铝合金拼焊温热V形自由弯曲成形的影响，以焊缝偏移和回弹作为试验的评价指标考量上述因素对成形的影响，得出了上述工艺参数对焊缝偏移和回弹的影响强度。根据有限元模拟及正交结果，设计制造试验模具，设计了直焊缝、斜45°两种试样，采用真空电子束焊接方式，对铝合金拼焊板在不同参数条件下温热V形自由弯曲开展试验。并设计了等厚度垫块结构，在一套模具下实现改变凸凹模圆角半径，节约了试验成本。试验分析了成形温度、凸凹模圆角半径、摩擦系数、合模间隙等工艺参数对铝合金拼焊板焊缝移动及回弹的影响，并将试验结果与有限元仿真结果进行对比，结果表明：异厚度铝合金拼焊板在温热V形自由弯曲成形后，焊缝存在较大偏移，回弹也较明显。对焊缝偏移量影响较大的工艺参数是成形温度和摩擦系数，凸凹模圆角半径和合模间隙的影响不显著；对回弹影响较大的是成形温度和合模间隙，摩擦系数对回弹的影响较小。采用合理的工艺参数，可以减小焊缝偏移和回弹，试验中在175℃，采用30#机油作润滑剂，合模间隙1.2mm，凸模圆角半径10mm，凹模圆角半径12mm的条件下，得到焊缝偏移量最小（3.5mm）和回弹角（2.4°）最小的铝合金拼焊板弯曲件。由本文研究结果可知在实际生产中使用合理的模具结构和合适的工艺参数可得到成形质量较好的铝合金拼焊板零件。