2A12铝合金双曲率壳液压成形变形均匀性研究

发布时间：2017-10-25 06:39

  本文关键词：2A12铝合金双曲率壳液压成形变形均匀性研究

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【摘要】：随着航天、航空、汽车工业等行业的不断发展,高强度、轻量化、高精度的板材产品的应用不断增加。与传统成形件不同,双曲率壳是一种非旋转对称的高次曲面件,主要应用在航天、航空、汽车等领域,其成形工艺相对于其它曲面件更为复杂,变形时板料流动和应力、应变变化具有不均匀的特点。本文以2A12铝合金板材作为研究对象,对其进行了材料力学性能测试。在数值模拟和实验中,分析了平面压料面和曲面压料面成形双曲率壳的过程,分别研究了拉深深度、液室压力、预胀压力与高度、液压加载速率对壁厚、应力应变、成形缺陷等的影响规律。通过实验研究结果表明:采用平面压料面成形时,拉深深度40mm,凸模行程到80%总行程后液室压力达到10MPa,成形件最小壁厚为1.360mm,最大壁厚为1.385mm,为壁厚分布最均匀成形件,同时,平均等效应变为6.22%。随着液室压力继续增大,平均等效应变增大但等效应变分布均匀性降低,壁厚分布均匀性也降低。采用曲面压料面液压成形时,试件型面随着拉深深度增加贴模性改善。拉深深度5mm,液室压力5MPa时,试件中心区域等效应变值最小(5.57%),大端棱边转角处等效应变最大(8.89%),平均等效应变达到6.90%,等效应变均匀值为1.66%,随着液室压力继续增大,等效应变分布均匀性降低。最后,对双曲率壳进行人工时效处理,在不同变形区域的板料进行硬度、强度测试,通过时效强化和形变强化,抗拉强度提高到455.89-471.24MPa,维氏硬度值提高到138.72-140.44,提升了2A12铝合金双曲率壳实际应用价值。
【关键词】：2A12铝合金 数值模拟 充液拉深 双曲率壳 应变量
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 充液拉深成形技术9-14
• 1.2.1 技术原理及特点9-10
• 1.2.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 预胀技术研究及应用现状14-16
• 1.4 双曲率壳成形研究及应用现状16-18
• 1.5 课题研究的目的和意义18-19
• 1.6 课题的研究内容19-20
• 第2章 实验材料与研究方案20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 2A12 铝合金板材力学性能测试20-22
• 2.3 试件形状尺寸22-24
• 2.3.1 数值模拟方案23-24
• 2.3.2 实验研究方案24
• 2.4 双曲率壳液压成形的参数分析24-26
• 2.4.1 液室压力24
• 2.4.2 法兰区压边力24-25
• 2.4.3 摩擦与润滑25
• 2.4.4 拉深筋25
• 2.4.5 凹凸模间隙25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 双曲率壳液压成形数值模拟研究27-46
• 3.1 引言27
• 3.2 平面压料面液压成形数值模拟研究27-39
• 3.2.1 数值模拟模型及方案27-28
• 3.2.2 拉深深度对成形的影响28-30
• 3.2.3 液室压力加载速率对成形的影响30-32
• 3.2.4 液室压力对成形件壁厚的影响32-35
• 3.2.5 液室压力对成形件应变的影响35-38
• 3.2.6 预胀对成形件的影响38-39
• 3.3 曲面压料面液压成形数值模拟研究39-45
• 3.3.1 数值模拟模型及方案39-40
• 3.3.2 拉深深度对成形的影响40-41
• 3.3.3 液室压力对成形的影响41-43
• 3.3.4 预胀对成形件的影响43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 双曲率壳液压成形实验研究46-71
• 4.1 引言46
• 4.2 实验设备及模具46-48
• 4.2.1 实验设备46-47
• 4.2.2 实验模具与材料47-48
• 4.3 实验方案48-49
• 4.3.1 平面压料面实验方案48
• 4.3.2 曲面压料面实验方案48-49
• 4.4 平面压料面液压成形实验研究49-59
• 4.4.1 液室压力对壁厚影响49-51
• 4.4.2 液室压力对应变影响51-57
• 4.4.3 预胀对壁厚影响57-59
• 4.4.4 预胀对应变影响59
• 4.5 曲面压料面液压成形实验研究59-63
• 4.5.1 液室压力对壁厚影响59-60
• 4.5.2 液室压力对应变影响60-62
• 4.5.3 各成形路径下应变分析62-63
• 4.6 成形缺陷分析63-66
• 4.6.1 平面压料面成形缺陷形式分析63-65
• 4.6.2 曲面压料面成形缺陷形式分析65-66
• 4.7 试件硬度、强度分析66-70
• 4.7.1 试件硬度分析66-68
• 4.7.2 试件强度分析68-70
• 4.8 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 安立辉;刘欣;陈宝国;徐俊瑞;徐永超;苑世剑;;预胀对2A12铝合金复杂曲面零件充液拉深成形的影响[J];航天制造技术;2009年05期

2 徐勇;张士宏;程明;宋鸿武;王苏程;;加载方式对奥氏体不锈钢力学性能和马氏体相变的影响[J];金属学报;2013年07期

3 韩奇钢;李明哲;付文智;冯朋晓;;双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统[J];吉林大学学报(工学版);2012年S1期

4 刘春燕;邱义伦;王斌;;2A12铝合金热处理工艺研究[J];热处理;2008年05期

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本文编号：1092537