5052铝合金板热拉伸流变应力及实心凸起板锻造成形性研究

发布时间：2020-09-12 10:42

　　本文以5052铝合金板材作为研究对象,对其力学性能、断口形貌以及基于板锻造成形工艺技术对带有实心凸起结构的筒形件进行了探究。首先,为获得5052铝合金在不同温度和应变速率下的应力-应变曲线,选取厚度为2mm的铝合金薄板按照实验需求进行热拉伸实验,结果表明:在热拉伸实验中,随着应变速率的增加,材料的屈服强度和抗拉强度不断增加,其断面延伸率不断减少;随着温度的升高,5052铝合金的屈服强度和抗拉强度不断降低,其断面延伸率显著增加。通过5052铝合金板材在不同条件下的热拉伸实验中获得应力-应变曲线,采用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述5052铝合金的热拉伸流变应力行为,其变形激活能为162.72kJ/mol,其5052铝合金板材的流变应力方程为ε=A(ε){sinh[α(ε)σ]n(ε)exp[-Q(ε)/RT]其中各材料参数函数随应变的变化关系如下:利用SEM等手段,从微观上考察了 5052铝合金在不同的应变速率和不同温度下的断口形貌,结果显示:在低温下拉伸变形时,出现大量尺寸较小且深度浅的韧窝,韧窝周围出现参差不齐的撕裂棱,随着拉伸变形温度的升高韧窝深度和尺寸均增大;在应变速率为0.1s-1下拉伸时,其断口韧窝较深,表面撕裂棱极为不平整,随着应变速率的降低,韧窝尺寸增大,表明试样高温低应变速率下拉伸断裂前有大量的时间发生了韧窝长大并聚集,形成较大的韧窝,具有较好的塑性,其成形能力大大提高。从而表明5052铝合金对温度和应变速率具有一定的敏感性。基于DEFROM有限元软件平台,将获得铝合金热拉伸流变应力模型中的参数输入该软件中,对带有凸起结构的圆筒件进行模拟分析,探讨了成形过程中在不同成形温度、摩擦条件、凸起几何结构和工艺参数下的成形性能,模拟结果发现,在不同的温度下,随着凸模与板料之间的摩擦系数增加,凸起圆角半径和凸起半径增大,实心凸起的凸起度值不断升高,表明其凸起的成形性提高,且在673K时锻造成形实心凸起的凸起度值最大;背压载荷与压边力的增大,促进了成形过程中材料的流动性,凸起高度随其增大而增大。最后,根据板锻造成工艺的特点设计相应模具,通过YP32-315比例控挤压拉深复合成形试验机对其进行板锻造成形实验研究。结果表明:在板锻造成形实心凸起时,其模拟结果与实验结果基本吻合,并验证了在板锻造复合成形过程中材料的不同流变应力模型的差异性,为后期深入研究提供了科学依据。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG146.21;TG115.52;TG319
【部分图文】：

铝板,电火花切割

2.2 试验材料的选取本论文采用的材料是厚度为2mm的5052-H32薄板，试验材料是在电火花线切割机（DK7745）切割所得到的，其详细化学成分如表2-1所示。图2.1是堆垛的厚度为2mm的铝板，它由蓝色薄膜包裹着，防止存放过程中铝板表面被划伤及氧化。图2.2为DK7745型电火花切割机。表 2-1 5052-H32 铝合金化学成分Cu Si Fe Mn Mg Zn Cr Ti Pb Al0.1 0.25 0.4 0.1 2.2-2.8 0.1 0.15 0.35 0.15-0.35 余量图2.1 铝板图2.2 电火花切割机

电火花切割,铝板

本论文采用的材料是厚度为2mm的5052-H32薄板，试验材料是在电火花线切割机（DK7745）切割所得到的，其详细化学成分如表2-1所示。图2.1是堆垛的厚度为2mm的铝板，它由蓝色薄膜包裹着，防止存放过程中铝板表面被划伤及氧化。图2.2为DK7745型电火花切割机。表 2-1 5052-H32 铝合金化学成分Cu Si Fe Mn Mg Zn Cr Ti Pb Al0.1 0.25 0.4 0.1 2.2-2.8 0.1 0.15 0.35 0.15-0.35 余量图2.1 铝板图2.2 电火花切割机

断口形貌,单向拉伸,尺寸,拉伸试验

伸实验及断口形貌观察拉伸试验的试样按照国家标准GB4338-1995金属材料-拉伸试验《》的要求进行设计，将5052铝合金轧制板沿着平行于轧制方向切割标距宽度为4.0mm，标距长度为30mm，试样具体形状及尺寸如图试样在圆角处存在应力集中，使用砂纸对线切割后试样的圆角处

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