5A06铝合金中厚板差温反拉深成形规律研究

发布时间：2018-04-24 02:09

  本文选题：5A06铝合金 + 中厚板　； 参考：《哈尔滨工业大学》2016年博士论文

【摘要】：由于铝合金室温塑性低且中厚板弯曲效应明显,易发生开裂,使得铝合金深腔曲面零件难于成形。为了解决高径比大于1的中厚板深腔曲面零件成形开裂难题,本文提出了差温反拉深成形方法,研制了温度梯度可控的差温反拉深实验装置,以厚度4.5mm的5A06铝合金中厚板深筒形试件为对象,研究了中厚板差温拉深成形规律,揭示了中厚板破裂缺陷形成机制,为铝合金中厚板深腔零件成形提供理论指导。为获得复杂应力状态下板材成形性能,研制了板材双向加压液压胀形装置,理论推导了双向应力状态下各向异性板材流动应力模型,进行了板材液压胀形实验,测得了5A06铝合金板材双向应力状态下流动应力曲线为:(?)。进行了不同凹模圆角半径下的预制筒坯正拉深数值模拟和实验,研究了中厚板拉深成形特点。通过数值模拟分析了凹模相对圆角半径对弯曲效应的影响规律。由于弯曲效应,筒坯厚度方向上产生应力、应变梯度,使得凹模圆角与直壁段过渡位置筒坯外侧的经向拉应力急剧增大;增大凹模相对圆角半径,能显著减小弯曲效应,降低经向拉应力。通过实验获得了不同凹模相对圆角半径条件下极限成形深度,分析了预制筒坯壁厚分布规律。随着相对圆角半径的增大,极限成形深度显著提高。当相对圆角半径由4.5增大为10时,极限成形深度为209mm,提高了82%。当相对圆角半径为12时,消除了破裂缺陷,成形的预制筒坯壁厚分布均匀,最大减薄率仅为4%。进行了不同温度梯度下中厚板差温反拉深数值模拟,研究了中厚板差温反拉深成形特点,分析了凹模圆角形状、温度以及温度梯度对反拉深变形应力应变的影响规律。中厚板反拉深时,弯曲效应使得壁厚方向上产生应力和应变梯度,且筒壁内外侧的经向拉应力和厚向应变发生反向变化。尤其是在法兰内圆角与直壁段过渡处,筒坯经向和纬向发生反弯曲变形,使该处筒坯外侧经向拉应力和法向压应变最大,易发生破裂。采用半圆形凹模圆角时,弯曲效应导致的经向拉应力和法向压应变显著减小。升高温度时,应变硬化显著降低,使得弯曲效应明显下降,从而减小了法兰内圆角与直壁段过渡位置的经向拉应力。当提高温度梯度时,不改变法兰区温度,即最大经向拉应力不变;而法兰内圆角处温度下降,从而使得法兰内圆角处的强度相对增加,利于反拉深变形。研制了温度梯度可控的差温反拉深实验装置。分别采用加热炉对模具和预制筒坯加热,采用电热棒对冲头加热。同时,在冲头内腔通冷却水,保证了冲头温度的稳定性,从而使与冲头接触的预制筒坯底部温度低于法兰区,在预制筒坯上产生了稳定的温度梯度。通过控制冲头的温度,实现对预制筒坯温度梯度的调节和控制。分别进行了不同凹模圆角形状、温度以及温度梯度下中厚板反拉深极限成形深度实验,优化了凹模圆角形状,得到了极限成形深度随温度梯度的变化规律,揭示了中厚板差温反拉深缺陷形成机制,获得了壁厚分布随温度梯度的变化关系。改变凹模圆角形状能提高极限成形深度,当采用半圆形凹模圆角形状时,极限深度最大(116mm),相对于平面凹模圆角形状提高了47%;采用差温反拉深方法,使中厚板极限成形深度进一步提高。随着温度梯度的升高,极限成形深度明显提高。当温度梯度为25℃时,极限成形深度为76mm,温度梯度升高为50℃时,极限成形深度为276mm,当温度梯度提高为100℃时,破裂缺陷消除,成形深筒形试件深度为430mm,高径比达1.43。提高温度梯度,使得筒底部减薄和筒壁增厚减弱,从而提高壁厚均匀性。通过EBSD分析和显微硬度测试,揭示了差温反拉深成形时,温度及温度梯度对晶粒大小及硬度分布的影响规律。在400℃以下反拉深变形时,材料微观组织稳定,晶粒大小基本不发生变化。随着温度的升高,动态回复效果更加充分,使得硬度下降,从而提高筒形试件硬度分布均匀性。
[Abstract]:In order to solve the problem of forming the deep - cavity surface parts of thick plate with high - diameter ratio larger than 1 , this paper presents a method for forming deep - cavity surface parts of aluminum alloy deep cavities . In this paper , the influence of the bending effect on the bending effect is studied by means of numerical simulation . The effect of temperature and temperature gradient on grain size and hardness distribution has been improved by EBSD analysis and microhardness test . When the temperature gradient is increased to 100 鈩，

本文编号：1794649