5083铝合金板材成形性能及充液成形工艺研究

发布时间：2017-07-16 11:03

  本文关键词：5083铝合金板材成形性能及充液成形工艺研究

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【摘要】：5083铝合金具有良好的抗腐蚀性、可焊接性及可加工性能,广泛用于航空航天、舰船、汽车及石化工程等领域。为了掌握5083铝合金板材的成形规律,实现其成形性能的系统评价,本文对其成形性能以及充液拉深成形工艺进行深入研究。主要研究内容如下:首先,通过单向拉伸实验,得到5083铝合金板在24℃至250℃范围内的基本成形性能相关参数,并对其本构方程进行了研究。通过测试和计算,获得了5083铝合金板材的模拟成形性能参数:1mm厚5083铝合金板材的平均弯曲强度σf为363.62 MPa,杯突值IE为7.90mm,锥杯值(CCV)为41.86mm;2mm厚铝合金板材的IE为10.93mm,凸耳率Ze为3.75。然后,通过成形极限试验获得了24℃、150℃、200℃和250℃条件下的5083铝合金的成形极限图及其曲线计算模型,拟合得到计算模型中参数F0、a、b与温度有关的表达式,为不同温度5083铝合金成形极限图的预测提供了依据。最后,对5083铝合金板材充液拉深成形过程进行了数值仿真,分析了液室压力、压边间隙、摩擦系数、液压加载曲线等参数对其成形质量的影响,并进行了异形杯的室温充液拉深成形以及不同温度、不同液压成形条件下的杯形件成形试验。液压加载可以使得成形板料有效贴合在凸模上,使得相同材料的成形性能更好;在相同液压的条件下,随着成形温度的提高,板材成形极限拉深比增大,温成形性能优于室温的成形性能。
【关键词】：5083铝合金 成形性能 本构模型 成形极限 充液拉深 数值模拟
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 引言14
• 1.2 5083铝合金的应用14-15
• 1.3 铝合金板材成形性能评价15-18
• 1.3.1 基本成形性能指标15-16
• 1.3.2 模拟成形性能指标16
• 1.3.3 铝合金板材成形性能研究现状16-18
• 1.4 板材充液成形技术研究现状18-21
• 1.4.1 板材充液拉深工艺原理18-19
• 1.4.2 板材充液拉深工艺特点19
• 1.4.3 板材充液拉深国内外研究现状19-20
• 1.4.4 有限元模拟技术在成形过程中的应用20-21
• 1.5 本文的研究意义及主要内容21-22
• 1.5.1 本文研究的意义21
• 1.5.2 本文研究的主要内容21-22
• 第二章 5083铝合金板材基本成形性能及本构关系建立22-33
• 2.1 试验材料与试验设备22-24
• 2.2 不同温度下5083铝合金板材真实应力应变曲线及分析24-30
• 2.2.1 5083铝合金板材真实应力应变曲线24-25
• 2.2.2 5083铝合金板材的基本成形性能相关参数25-30
• 2.3 5083铝合金板材本构关系建立30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 5083铝合金板材的模拟成形性能33-45
• 3.1 5083铝合金板材弯曲试验33-36
• 3.1.1 弯曲试验基本原理33
• 3.1.2 试验材料及设备33-34
• 3.1.3 试验结果及分析34-36
• 3.2 5083铝合金板材Erichsen杯突试验36-39
• 3.2.1 Erichsen杯突试验基本原理36-37
• 3.2.2 试验材料及设备37
• 3.2.3 试验结果及分析37-39
• 3.3 5083铝合金板材锥杯试验39-40
• 3.3.1 锥杯试验基本原理39
• 3.3.2 试验材料及设备39-40
• 3.3.3 试验结果及分析40
• 3.4 5083铝合金板材凸耳试验40-43
• 3.4.1 凸耳试验基本原理40-41
• 3.4.2 试验材料及设备参数41-42
• 3.4.3 试验结果及分析42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 5083铝合金板材成形极限图(FLD)45-60
• 4.1 成形极限试验原理45-47
• 4.2 室温下成形极限试验及FLD制作方法47-55
• 4.2.1 实验试样及其尺寸47
• 4.2.2 实验设备及方法47-50
• 4.2.3 实验结果及分析50-55
• 4.2.3.1 试样破裂类型分析50-52
• 4.2.3.2 试样的减薄率52-53
• 4.2.3.3 成形极限图(FLD)的构建53-55
• 4.3 温热条件下成形极限试验及FLD制作方法55-59
• 4.3.1 实验试样及其尺寸55-56
• 4.3.2 实验设备及方法56-58
• 4.3.3 实验结果及分析58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 5083铝合金板材的充液成形数值模拟及试验研究60-87
• 5.1 室温下5083铝合金球底筒形件充液拉深数值模拟研究60-69
• 5.1.1 球底筒形件尺寸参数及数值模拟方案60-61
• 5.1.2 数值模拟模型的建立61
• 5.1.3 室温下球底筒形件充液拉深成形数值模拟工艺参数优化61-69
• 5.1.3.1 液室压力对壁厚分布的影响61-63
• 5.1.3.2 压边间隙对壁厚分布的影响63-64
• 5.1.3.3 摩擦系数对壁厚分布的影响64
• 5.1.3.4 压力加载曲线对壁厚分布的影响64-69
• 5.2 室温下5083铝合金异形杯充液拉深数值模拟及试验研究69-78
• 5.2.1 异形杯尺寸参数及数值模拟方案69-70
• 5.2.2 数值模拟模型的建立70
• 5.2.3 充液拉深成形数值模拟工艺参数优化70-75
• 5.2.3.1 液室压力对壁厚分布的影响70-72
• 5.2.3.2 压边间隙对壁厚分布的影响72
• 5.2.3.3 摩擦系数对壁厚分布的影响72-73
• 5.2.3.4 压力加载曲线对壁厚分布的影响73-75
• 5.2.4 5083铝合金异形杯充液拉深成形试验75-78
• 5.2.4.1 充液拉深试验设备及模具75-76
• 5.2.4.2 异形杯充液拉深试验结果76-77
• 5.2.4.3 异形杯充液拉深成形件缺陷分析77-78
• 5.3 不同温度5083铝合金杯形件充液拉深数值模拟及试验研究78-85
• 5.3.1 杯形件尺寸参数及数值模拟方案78
• 5.3.2 数值模拟模型的建立78-79
• 5.3.3 杯形件充液拉深成形数值模拟工艺参数优化79-80
• 5.3.3.1 液室压力对壁厚分布的影响79-80
• 5.3.3.2 压边间隙对壁厚分布的影响80
• 5.3.4 5083铝合金杯形件的充液拉深成形试验80-85
• 5.3.4.1 充液拉深试验设备及方法80-82
• 5.3.4.2 杯形件充液拉深试验结果及分析82-85
• 5.4 本章小结85-87
• 第六章 结论与展望87-89
• 6.1 结论87
• 6.2 展望87-89
• 参考文献89-94
• 致谢94-96
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文96

【参考文献】

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本文编号：548324