5182铝合金筒形件超低温差温拉深工艺研究
发布时间：2021-01-17 07:12
近些年,随着航空工业的飞速发展,对薄壁铝合金零件的需求增加,但是铝合金塑性低、成形性差,室温拉深成形极限低。本文提出铝合金筒形构件超低温差温拉深新工艺,利用铝合金板材在超低温下强度和延伸率同时提高的双增效应,以及温热态下流动应力降低的差温效应,研究超低温差温成形新工艺方法,研究了不同的温度梯度、工艺参数对成形的影响规律,提高复杂铝合金构件的成形极限。本文通过数值模拟和实验相结合的方法,研究了5182铝合金在不同工艺参数和温度场下胀形和筒形件拉深过程,分析不同的工艺参数和温度梯度对其成形的影响,以获得不同工艺参数下5182铝合金的成形极限。针对本实验对低温环境的需要,开展了超低温差温成形测试装置设计。为满足实验要求,该装置包括:超低温冷却系统、保温箱、冷却剂回收装置、排气装置、在线采集系统和液压控制系统。设计了相应的凸模、凹模、压边圈等结构,通过对实验模具的结构设计,可以满足筒形件的成形需要,为满足实验降温和加热的要求,开展了模具冷却温度场模拟,获得了合理的模具温度分布。计算得到了凸凹模间隙及相关尺寸,设计出合理的超低温差温成形测试装置。开展了5182铝合金室温和低温胀形过程数值模拟研究...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同铝合金材料弹性模量在低温下与室温下的比值[4]
?慷群涂估?慷仍黾印Ｔ诓煌?奈露群统中?奔湎露?105铝合金进行低温处理，然后在室温下进行拉伸测试，结果表明对铝合金进行低温处理对其在室温下的拉伸性能没有明显影响。孙晓红等[7]以5083-O铝合金薄板为研究对象，使用高低温环境箱进行高低温拉伸试验，其中低温箱温度为-80℃~100℃，高温箱温度为200℃~500℃。实验发现，5083-O铝合金其抗拉强度和屈服强度会随着温度升高而不断降低，延伸率随温度的升高而增加，在温度未达到100℃时，抗拉强度、屈服强度无明显变化，200℃之后，显著下降，并且对温度敏感性高。其结果如图1-2所示。a)不同温度下的抗拉强度和屈服强度b)不同温度下的延伸率图1-2不同温度下5083-0铝合金高低温拉伸性能[7]蒋显全等[8]研究了在O、H19和H26条件下，3012铝合金在-175300℃时的拉伸性能。结果表明在这三种不同条件下3012铝合金的抗拉强度和屈服强度随着温度升高而显著下降。在-175℃和300℃下，三种状态的3012铝合金的抗拉强度分别为155MPa，298MPa，49MPa和211MPa，39MPa。并且三种状态的力学性能对温度较为敏感，强度随温度升高而增加。在25℃以下的低温下，不同状态下
低温力学性能和断口形貌分析，并将其与室温下的力学性能和断口进行了分析比较，结果如图1-2所示。随着温度降低，母材的抗拉强度、屈服强度和延伸率均表现出增加的走向。从室温到-120℃，FSW接头的抗拉强度和屈服强度的数值大小没有变化，但是伸长率略有增加。在低温条件下，-182℃温度下的焊接接头强度远高于室温，而伸长率略高于室温，但相差不大。2219铝合金母材和FSW接头的断口是塑性断裂，由不同大小的韧窝和撕裂岭组成；但FSW的断口韧窝不仅小而且较浅，撕裂棱相对较少，并且有第二相粒子。a)20℃b)-120℃c)-182℃图1-22219T62FSW接头断口分析[12]胡铁牛等[13]研究了热处理工艺对2195铝锂合金的低温力学性能的影响，对材料进行单向拉伸实验，通过对拉伸断口的SEM观察和对固溶时样品的XRD与TEM研究，发现2195铝锂合金在77K时的抗拉强度得到了显着提高。相应的优化工艺参数为520℃固溶，160℃×24h，在77K下2195铝锂合金的抗拉强度σb>590MPa，σ0.2>470MPa，延伸率δ>16%；而500℃固溶35min+160℃×24h处理可获得较高的低温塑性，77K下，2219铝锂合金的延伸率高达29.23%，σb和σ0.2分别为484MPa和337MPa。李洪祥[14]研究了固溶轧制后的6201铝合金，在相同的轧制压下量条件下，轧制温度越低，位错晶胞和位错的数量就越高，甚至会演变成亚晶。不同温度下轧制后时效硬度变化曲线如图1-3所示。轧制变形量为70%时，-196℃冷却轧制、-70℃冷却轧制和室温轧制的抗拉强度分别为341MPa、315MPa和309MPa。经过-196℃冷却、196℃冷却轧制+125℃时效4h的抗拉强度(345MPa)降低了9.8%。-196℃冷却轧制+125℃时效4h后抗拉强度高达345MPa，与室温轧制+125℃时效4h(抗拉强
【参考文献】：
期刊论文
[1]5182铝合金板材成形性能研究[J]. 韩俊超,董晓传,曲周德,周正,李超. 塑性工程学报. 2020(02)
[2]低温轧制及时效热处理对Al-Zn-Mg铝合金显微组织与性能的影响[J]. 陈送义,刘强,陈康华,黄兰萍. 粉末冶金材料科学与工程. 2020(01)
[3]5083P-O铝合金板材高低温性能研究[J]. 孙晓红,张世欣,马立勇,郭周鹏,王建阳,李博文. 无线互联科技. 2019(24)
[4]车用铝合金AA5182温热成形研究[J]. 公丕昊,陈劼实,杨磊. 锻压技术. 2019(05)
[5]2219铝合金FSW接头低温力学性能研究[J]. 丁延松,曲文卿,李来平. 电焊机. 2019(01)
[6]7A04高强铝合金热胀形性能的研究[J]. 邓俊彦,翟靖,邓沛然,李崇桂. 热加工工艺. 2018(13)
[7]高强7050铝合金超低温大变形加工与组织、性能调控[J]. 侯陇刚,刘明荔,王新东,庄林忠,张济山. 金属学报. 2017(09)
[8]AW-6016-T4板材的低温成形行为（英文）[J]. M.KUMAR,N.SOTIROV,F.GRABNER,R.SCHNEIDER,G.MOZDZEN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(06)
[9]铝锂合金的研究与应用进展[J]. 张文毓. 装备机械. 2017(01)
[10]基于有限元模拟的铝合金管液压胀形的工艺研究[J]. 史双喜. 现代制造工程. 2016(05)
博士论文
[1]5A06铝合金中厚板差温反拉深成形规律研究[D]. 张志超.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]低温形变热处理对6201铝合金组织性能的影响[D]. 李红祥.北京有色金属研究总院 2019
[2]两种汽车车身用铝合金板材的冲压成形性研究及应用[D]. 王猛.天津工业大学 2019
[3]复杂曲率铝合金2B06零件液压胀形过程及失效控制研究[D]. 王亚楠.湘潭大学 2018
[4]低温处理对3105铝合金组织和性能的影响[D]. 程丽霞.西南大学 2013
[5]镁合金板材正反向快速气压胀形数值模拟与实验研究[D]. 张治朋.哈尔滨工业大学 2012
[6]热处理工艺对2195铝锂合金低温力学性能影响规律研究[D]. 胡铁牛.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2982425
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同铝合金材料弹性模量在低温下与室温下的比值[4]
?慷群涂估?慷仍黾印Ｔ诓煌?奈露群统中?奔湎露?105铝合金进行低温处理，然后在室温下进行拉伸测试，结果表明对铝合金进行低温处理对其在室温下的拉伸性能没有明显影响。孙晓红等[7]以5083-O铝合金薄板为研究对象，使用高低温环境箱进行高低温拉伸试验，其中低温箱温度为-80℃~100℃，高温箱温度为200℃~500℃。实验发现，5083-O铝合金其抗拉强度和屈服强度会随着温度升高而不断降低，延伸率随温度的升高而增加，在温度未达到100℃时，抗拉强度、屈服强度无明显变化，200℃之后，显著下降，并且对温度敏感性高。其结果如图1-2所示。a)不同温度下的抗拉强度和屈服强度b)不同温度下的延伸率图1-2不同温度下5083-0铝合金高低温拉伸性能[7]蒋显全等[8]研究了在O、H19和H26条件下，3012铝合金在-175300℃时的拉伸性能。结果表明在这三种不同条件下3012铝合金的抗拉强度和屈服强度随着温度升高而显著下降。在-175℃和300℃下，三种状态的3012铝合金的抗拉强度分别为155MPa，298MPa，49MPa和211MPa，39MPa。并且三种状态的力学性能对温度较为敏感，强度随温度升高而增加。在25℃以下的低温下，不同状态下
低温力学性能和断口形貌分析，并将其与室温下的力学性能和断口进行了分析比较，结果如图1-2所示。随着温度降低，母材的抗拉强度、屈服强度和延伸率均表现出增加的走向。从室温到-120℃，FSW接头的抗拉强度和屈服强度的数值大小没有变化，但是伸长率略有增加。在低温条件下，-182℃温度下的焊接接头强度远高于室温，而伸长率略高于室温，但相差不大。2219铝合金母材和FSW接头的断口是塑性断裂，由不同大小的韧窝和撕裂岭组成；但FSW的断口韧窝不仅小而且较浅，撕裂棱相对较少，并且有第二相粒子。a)20℃b)-120℃c)-182℃图1-22219T62FSW接头断口分析[12]胡铁牛等[13]研究了热处理工艺对2195铝锂合金的低温力学性能的影响，对材料进行单向拉伸实验，通过对拉伸断口的SEM观察和对固溶时样品的XRD与TEM研究，发现2195铝锂合金在77K时的抗拉强度得到了显着提高。相应的优化工艺参数为520℃固溶，160℃×24h，在77K下2195铝锂合金的抗拉强度σb>590MPa，σ0.2>470MPa，延伸率δ>16%；而500℃固溶35min+160℃×24h处理可获得较高的低温塑性，77K下，2219铝锂合金的延伸率高达29.23%，σb和σ0.2分别为484MPa和337MPa。李洪祥[14]研究了固溶轧制后的6201铝合金，在相同的轧制压下量条件下，轧制温度越低，位错晶胞和位错的数量就越高，甚至会演变成亚晶。不同温度下轧制后时效硬度变化曲线如图1-3所示。轧制变形量为70%时，-196℃冷却轧制、-70℃冷却轧制和室温轧制的抗拉强度分别为341MPa、315MPa和309MPa。经过-196℃冷却、196℃冷却轧制+125℃时效4h的抗拉强度(345MPa)降低了9.8%。-196℃冷却轧制+125℃时效4h后抗拉强度高达345MPa，与室温轧制+125℃时效4h(抗拉强
【参考文献】：
期刊论文
[1]5182铝合金板材成形性能研究[J]. 韩俊超,董晓传,曲周德,周正,李超. 塑性工程学报. 2020(02)
[2]低温轧制及时效热处理对Al-Zn-Mg铝合金显微组织与性能的影响[J]. 陈送义,刘强,陈康华,黄兰萍. 粉末冶金材料科学与工程. 2020(01)
[3]5083P-O铝合金板材高低温性能研究[J]. 孙晓红,张世欣,马立勇,郭周鹏,王建阳,李博文. 无线互联科技. 2019(24)
[4]车用铝合金AA5182温热成形研究[J]. 公丕昊,陈劼实,杨磊. 锻压技术. 2019(05)
[5]2219铝合金FSW接头低温力学性能研究[J]. 丁延松,曲文卿,李来平. 电焊机. 2019(01)
[6]7A04高强铝合金热胀形性能的研究[J]. 邓俊彦,翟靖,邓沛然,李崇桂. 热加工工艺. 2018(13)
[7]高强7050铝合金超低温大变形加工与组织、性能调控[J]. 侯陇刚,刘明荔,王新东,庄林忠,张济山. 金属学报. 2017(09)
[8]AW-6016-T4板材的低温成形行为（英文）[J]. M.KUMAR,N.SOTIROV,F.GRABNER,R.SCHNEIDER,G.MOZDZEN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(06)
[9]铝锂合金的研究与应用进展[J]. 张文毓. 装备机械. 2017(01)
[10]基于有限元模拟的铝合金管液压胀形的工艺研究[J]. 史双喜. 现代制造工程. 2016(05)
博士论文
[1]5A06铝合金中厚板差温反拉深成形规律研究[D]. 张志超.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]低温形变热处理对6201铝合金组织性能的影响[D]. 李红祥.北京有色金属研究总院 2019
[2]两种汽车车身用铝合金板材的冲压成形性研究及应用[D]. 王猛.天津工业大学 2019
[3]复杂曲率铝合金2B06零件液压胀形过程及失效控制研究[D]. 王亚楠.湘潭大学 2018
[4]低温处理对3105铝合金组织和性能的影响[D]. 程丽霞.西南大学 2013
[5]镁合金板材正反向快速气压胀形数值模拟与实验研究[D]. 张治朋.哈尔滨工业大学 2012
[6]热处理工艺对2195铝锂合金低温力学性能影响规律研究[D]. 胡铁牛.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：2982425
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