摘要

针对拼焊板两侧材料力学性能差异造成的非均匀变形问题,提出了通过调节弹性模邵尔硬度来提高其均匀变形能力和整体成形性。开展了不同加载工况下SS316/SS304拼焊板弹性模胀形实验,通过数字化图像相关技术获取了板材构型和应变分布,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟分析了弹性模压力场和板材应力场。基于实验以及有限元分析结果,研究了弹性模邵尔硬度、拼焊板材质和板材壁厚等因素对金属拼焊板成形性能的影响规律。结果表明,随着弹性模邵尔硬度的增加,拼焊板的极限胀形高度降低,两侧胀形高度差值也减小,弹性模邵尔硬度为50~70 A时,板材的成形均匀性最好;弹性模/板料界面压力随弹性模邵尔硬度的增加而增大,导致SS316和SS304板料侧的应力比α从等双拉应力状态(α=1.0)向单轴应力状态(α=0)转移;而焊缝处的应力比α表现出先减小后增大的趋势,这与成形末段高邵尔硬度弹性模胀形件变形向中心区域的集中有关,是拼焊板极限胀形高度随弹性模邵尔硬度的增加而降低以及非均匀性减少的原因。