复杂薄壁铝合金零件冲击液压成形技术与设备研究
发布时间：2020-12-11 01:40
针对航空航天制造领域对钣金零件轻量化及整体化发展的迫切需求,具有凸台、加强筋和小圆角等特征的镁、铝、钛等低塑性轻质合金复杂薄壁零件的成形加工已成为亟待解决的重要问题。镁、铝、钛等轻质合金塑性较差,在成形过程中容易发生起皱和破裂。我国军用飞机制造厂普遍采用落压成形技术制造钣金类零件,在落压成形时需要通过锤击、垫橡胶等方式进行大量的人工辅助操作,以达到消除起皱、控制材料流动和防止破裂发生的目的,使其加工效率低、成形精度差、废品率高、劳动条件和安全性差。冲击液压成形技术结合了液压成形和高应变速率成形技术的优势,具有回弹小、无需密封、表面质量好、有很好的小特征填充能力等特点,能够解决复杂航空钣金零件制造过程中的问题。冲击液压成形的基本原理是通过高速运动的冲击体冲击液体产生高压冲击波作用于板材使其成形。冲击液压成形应变速率在103S-1-104s-1范围内,在室温条件下即可显著提高低塑性轻质合金的成形能力。本研究对5A06铝合金在高应变速率条件下的液压成形极限、冲击液压成形固-液-固冲击传载特性以及冲击液压成形设备的设计和制造进行了研究。主要研究结果如下:对典型航空用5A06铝合金在高应变速率条...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２板材液压成形原理（ａ）成型前（ｂ）成形后??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｈｅｅｔ?ｈｙｄｒｏｆｏｒｍｉｎｇ?（ａ）?ｂｅｆｏｒｅ?ｆｏｒｍｉｎｇ?（ｂ）?ａｆｔｅｒ?ｆｏｒｍｉｎｇ??
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Ｇｏｏｄｗｉｎ＾测试了拉压区（￡ｌ＞０；?￡２＜０）成形极限曲线，发现横向受压后可以获得更高??的拉伸应变（例如轧制和拉深）。Ｋｅｅｌｅｒ（右侧）和Ｇｏｏｄｗｉｎ（左侧）的成形极限曲线合并后??被称为现在通用的成形极限图（ＦｏｒｍｉｎｇＬｉｍｉｔＤｉａｇｒａｍ，ＦＬＤ），如图１．８所示。当ｑ?＝??￡２时，为等双拉状态。当￡２?＝?〇时，为平面应力状态。当，为单向拉伸状态。??拉压区?双拉区??＼?Ｅｌ＝－２￡２?平面?￡１＝＃玻牐?７??Ｉ单向…ｙ应变?等双拉．ｄ—??＿?＃拉伸?破裂??＿?．．．：—??＼?＜＞?／成形极限曲线??＼：非破裂——???＾?＼１７＾?：??次应变＆??图１．８成形极限图??Ｆｉｇ．?１．８?Ｆｏｒｍｉｎｇ?Ｌｉｍｉｔ?Ｄｉａｇｒａｍ，?ＦＬＤ??成形极限测试国际标准ＩＳＯ?１２００４－１：２００８采用了钢冲头准静态实验方法，即??Ｎａｋａｚｉｍａ测试方法ＮＩ。测试原理及试样如图１．９所示，为了获得不同的应变状态，试样??具有不同尺寸的缺口。Ｋｉｍｔ６３］通过压缩气体驱动钢冲头研宄了－１００ｓ－１高应变速率条件下??ＣＱ钢和ＤＰ５９０钢的成形极限。相比于准静态条件，ＣＱ钢的成形极限有所增加，ＤＰ５９０??的成形极限有所下降。钢冲头测试方法在冲头和试样之间引入了摩擦，这对材料的成形??极限有显著影响［６４］。??由于液体介质冲头和试样之间没有摩擦，而且液压成形与传统冲压成形相比能够提??高材料的成形极限［２３
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料高应变速率拉伸试验的应用及现状[J]. 刘鹏鹏,叶又,魏一凡,王彩梅,李迎超. 理化检验(物理分册). 2018(09)
[2]2022铝合金冷热轧板强度及其各向异性分析[J]. 廉良冲,蒋瑞斌,伍浩. 机械强度. 2018(04)
[3]基于Dynaform的车身覆盖件成形数值模拟[J]. 陈桂华,张群威. 时代农机. 2018(05)
[4]基于汽车轻量化的板材液压成形技术研究[J]. 朱梅云. 锻压装备与制造技术. 2018(01)
[5]激光增材制造技术在航天构件整体化轻量化制造中的应用现状与展望[J]. 董鹏,梁晓康,赵衍华,敖洪峰. 航天制造技术. 2018(01)
[6]液压复合成形技术在三通件上的应用[J]. 冯苏乐,徐永超,赵淘,管雅娟,徐爱杰. 锻压技术. 2018(01)
[7]液压成形同步冲孔工艺仿真分析及试验[J]. 苏海波,刘钢,陈新平. 精密成形工程. 2017(06)
[8]热冲压和液压成形技术在宝钢汽车轻量化服务中的应用及发展趋势[J]. 夏益新,王娜,陈新平,徐伟力. 精密成形工程. 2017(06)
[9]钛合金TC4薄壁波纹管液压成形工艺优化[J]. 郑文涛,苏明,周丽新. 塑性工程学报. 2017(05)
[10]2219铝合金动态力学性能及其本构关系[J]. 张子群,姜兆亮,魏清月. 材料工程. 2017(10)
博士论文
[1]PVDF压力测量特性与水下爆炸近场多孔金属夹芯板动力响应的研究[D]. 范志强.中国科学技术大学 2015
[2]非药式水下冲击波加载技术及铝合金结构抗冲击特性研究[D]. 任鹏.哈尔滨工业大学 2014
[3]成形极限图的获取方法与其在金属板料成形中的应用[D]. 王辉.南京航空航天大学 2011
本文编号：2909666
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２板材液压成形原理（ａ）成型前（ｂ）成形后??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｈｅｅｔ?ｈｙｄｒｏｆｏｒｍｉｎｇ?（ａ）?ｂｅｆｏｒｅ?ｆｏｒｍｉｎｇ?（ｂ）?ａｆｔｅｒ?ｆｏｒｍｉｎｇ??
图１．３电液成形提高ＡＡ５１８２－０铝合金??的成形极限［４６］?图１＿４电磁成形控制ＡＡ５７５４的回弹【４８］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｆｏｎｎｉｎｇ?ｌｉｍｉｔ?ｏｆ?ＡＡ５１８２－０?ｗａｓ?Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｈｅ?ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ?ｏｆ?ＡＡ５７５４?ａｆｔｅｒ??ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｂｙ?ＥＨＦ［４６］?ＥＭＦ??顯１??图１．５电磁成形制造的具有不同形状局部凸台小特征的ＡＡ６０６１－Ｏ手机壳［４９］??Ｆｉｇ．?１．５?ＥＭＦ?ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ?ＡＡ６０６１－Ｏ?ｃｅｌｌ?ｐｈｏｎｅ?ｃａｓｅ?ｗｉｔｈ?ｍａｎｙ?ｓｍａｌｌ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ＾４９１??（２）高应变速率成形技术制造复杂薄壁零件存在的问题??爆炸成形危险性高［５（）］、操作条件高。尤其在中国，火药属于管制品，一般工厂不允??许用于加工制造。电磁成形的加工效率受限于材料的导电性，适用于铝合金、铜等金属，??对导电性差的材料需采用特殊工艺成形，放电线圈要尽量接近工件的变形区，其能量利??用效率低。目前电磁成形技术仍然很难突破设备容量对其的限制，多用于厚度较小的中??小型零件的加工。电液成形技术和电磁成形技术同样具有能量利用率低的问题［５１］。??－４－??
Ｇｏｏｄｗｉｎ＾测试了拉压区（￡ｌ＞０；?￡２＜０）成形极限曲线，发现横向受压后可以获得更高??的拉伸应变（例如轧制和拉深）。Ｋｅｅｌｅｒ（右侧）和Ｇｏｏｄｗｉｎ（左侧）的成形极限曲线合并后??被称为现在通用的成形极限图（ＦｏｒｍｉｎｇＬｉｍｉｔＤｉａｇｒａｍ，ＦＬＤ），如图１．８所示。当ｑ?＝??￡２时，为等双拉状态。当￡２?＝?〇时，为平面应力状态。当，为单向拉伸状态。??拉压区?双拉区??＼?Ｅｌ＝－２￡２?平面?￡１＝＃玻牐?７??Ｉ单向…ｙ应变?等双拉．ｄ—??＿?＃拉伸?破裂??＿?．．．：—??＼?＜＞?／成形极限曲线??＼：非破裂——???＾?＼１７＾?：??次应变＆??图１．８成形极限图??Ｆｉｇ．?１．８?Ｆｏｒｍｉｎｇ?Ｌｉｍｉｔ?Ｄｉａｇｒａｍ，?ＦＬＤ??成形极限测试国际标准ＩＳＯ?１２００４－１：２００８采用了钢冲头准静态实验方法，即??Ｎａｋａｚｉｍａ测试方法ＮＩ。测试原理及试样如图１．９所示，为了获得不同的应变状态，试样??具有不同尺寸的缺口。Ｋｉｍｔ６３］通过压缩气体驱动钢冲头研宄了－１００ｓ－１高应变速率条件下??ＣＱ钢和ＤＰ５９０钢的成形极限。相比于准静态条件，ＣＱ钢的成形极限有所增加，ＤＰ５９０??的成形极限有所下降。钢冲头测试方法在冲头和试样之间引入了摩擦，这对材料的成形??极限有显著影响［６４］。??由于液体介质冲头和试样之间没有摩擦，而且液压成形与传统冲压成形相比能够提??高材料的成形极限［２３
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料高应变速率拉伸试验的应用及现状[J]. 刘鹏鹏,叶又,魏一凡,王彩梅,李迎超. 理化检验(物理分册). 2018(09)
[2]2022铝合金冷热轧板强度及其各向异性分析[J]. 廉良冲,蒋瑞斌,伍浩. 机械强度. 2018(04)
[3]基于Dynaform的车身覆盖件成形数值模拟[J]. 陈桂华,张群威. 时代农机. 2018(05)
[4]基于汽车轻量化的板材液压成形技术研究[J]. 朱梅云. 锻压装备与制造技术. 2018(01)
[5]激光增材制造技术在航天构件整体化轻量化制造中的应用现状与展望[J]. 董鹏,梁晓康,赵衍华,敖洪峰. 航天制造技术. 2018(01)
[6]液压复合成形技术在三通件上的应用[J]. 冯苏乐,徐永超,赵淘,管雅娟,徐爱杰. 锻压技术. 2018(01)
[7]液压成形同步冲孔工艺仿真分析及试验[J]. 苏海波,刘钢,陈新平. 精密成形工程. 2017(06)
[8]热冲压和液压成形技术在宝钢汽车轻量化服务中的应用及发展趋势[J]. 夏益新,王娜,陈新平,徐伟力. 精密成形工程. 2017(06)
[9]钛合金TC4薄壁波纹管液压成形工艺优化[J]. 郑文涛,苏明,周丽新. 塑性工程学报. 2017(05)
[10]2219铝合金动态力学性能及其本构关系[J]. 张子群,姜兆亮,魏清月. 材料工程. 2017(10)
博士论文
[1]PVDF压力测量特性与水下爆炸近场多孔金属夹芯板动力响应的研究[D]. 范志强.中国科学技术大学 2015
[2]非药式水下冲击波加载技术及铝合金结构抗冲击特性研究[D]. 任鹏.哈尔滨工业大学 2014
[3]成形极限图的获取方法与其在金属板料成形中的应用[D]. 王辉.南京航空航天大学 2011
本文编号：2909666
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