5A90Al-Li合金桁条自阻加热成形工艺与装备

发布时间：2017-09-07 20:41

  本文关键词：5A90Al-Li合金桁条自阻加热成形工艺与装备

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【摘要】：轻量化是实现汽车、航空航天等工业领域节能减排目的的主要途径之一,而轻量化的主要方法之一就是采用高性能轻质合金。Al-Li合金作为一种低密度、高比强度、高比刚度的新型金属材料,同时兼具优良的低温性能、耐腐蚀性能以及超塑成形性能等,在航空航天领域显示出了强大的竞争力和广阔的应用前景。但是,其较低的室温成形性能却一定程度上限制了Al-Li合金的进一步推广,而传统热成形方法的高能耗、低效率、设备复杂以及模具寿命短并不符合现代先进、绿色、节能以及自动化的成形理念和主题。为改善5A90Al-Li合金因室温塑性指标过低带来的零件表面裂纹等缺陷,本文提出并设计制造了新型的电流自阻加热成形工艺与装备。通过对5A90Al-Li合金高温成形性能以及电加热升温性能的探究,确定合适的成形温度以及升温电流密度等成形工艺参数,同时设计并制造出相应的电流自阻加热成形装备,成形出质量合格的5A90Al-Li合金桁条零件。为探究5A90Al-Li合金的成形性能,本文做了5A90Al-Li合金的室温及高温拉伸实验。实验表明,5A90Al-Li合金的室温塑性指标较低,高温能显著提高其成形极限,获得较大的变形量;实验结果还显示,在一个相对较高的应变速率范围内,应变速率对延伸率的影响不明显。同时通过5A90Al-Li合金的电加热升温实验,获得了5A90Al-Li合金的电加热时间温度曲线,研究表明,电流密度越大,升温越快,达到的平衡温度也越高。通过对板材电加热升温及保温时温度场分布的探究,得知电流加载速度越快,温度场分布越不均匀,板材最大温差降到一定范围内所需的时间越长。经过分析和总结,得到5A90Al-Li合金板材的成形温度、压制速度、加热电流密度、电流加载路径等工艺参数。通过分析电流自阻加热成形过程的特点,针对绝缘问题,板材的夹持与释放问题,板材的电加热和压制成形一体化问题,以及如何实现成形过程的自动化等问题,设计并制造出了新型的板材类电流自阻加热成形装备。通过对5A90Al-Li合金桁条零件成形过程的模拟,讨论了零件成形的可行性,对可能出现的问题进行了预测及判断。根据实验确定的5A90Al-Li合金板材的成形工艺参数,利用自阻加热成形装备,成形出符合要求的5A90Al-Li合金桁条零件,分析了温度、润滑条件对成形质量的影响,并对零件关键部位的壁厚进行了分析。
【关键词】：5A90Al-Li合金 高温拉伸 自阻加热 成形工艺 成形工装
【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】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 铝锂合金的发展、成形技术及应用10-17
• 1.2.1 铝锂合金的发展历程10-13
• 1.2.2 铝锂合金的成形技术13-15
• 1.2.3 铝锂合金的应用15-17
• 1.3 电流对金属材料的作用17-21
• 1.3.1 电致塑性效应18-19
• 1.3.2 电流对金属材料性能的影响19-21
• 1.4 电流辅助成形技术21-24
• 1.4.1 电流自阻加热成形技术21-23
• 1.4.2 电致塑性轧制技术23-24
• 1.4.3 电致塑性拉拔技术24
• 1.5 本文主要研究内容24-26
• 第2章 实验材料、设备及方法26-34
• 2.1 实验材料26-27
• 2.2 实验设计概述27-30
• 2.2.1 成形工艺28-29
• 2.2.2 装备设计与制造29
• 2.2.3 实验设计路线29-30
• 2.3 实验方法及设备30-34
• 2.3.1 拉伸实验30-31
• 2.3.2 电加热升温实验31
• 2.3.3 电流自阻加热冲压成形实验31-32
• 2.3.4 显微分析32-34
• 第3章 5A90Al-Li合金拉伸实验及自阻加热升温实验34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 5A90Al-Li合金板材试样拉伸实验34-41
• 3.2.1 拉伸性能实验34-35
• 3.2.2 拉伸实验结果及分析35-41
• 3.3 5A90Al-Li合金板材电加热升温实验41-46
• 3.3.1 金属自阻加热理论简析41-43
• 3.3.2 5A90Al-Li合金板材自阻加热升温曲线43-44
• 3.3.3 5A90Al-Li合金板材温度场控制44-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 5A90Al-Li合金自阻加热成形装备设计及制造48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 5A90Al-Li合金自阻加热成形装备设计概述48-50
• 4.3 5A90Al-Li合金自阻加热成形装备设计及制造50-57
• 4.3.1 5A90Al-Li合金桁条成形模具设计及制造50-51
• 4.3.2 5A90Al-Li合金板材自阻加热夹持系统设计及制造51-56
• 4.3.3 5A90Al-Li合金板材自阻加热成形工艺流程设计56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 5A90Al-Li合金桁条自阻加热成形实验58-69
• 5.1 引言58
• 5.2 5A90Al-Li合金桁条零件的冲压成形数值模拟58-62
• 5.2.1 建模及计算过程59-61
• 5.2.2 数值模拟结果分析61-62
• 5.3 5A90Al-Li合金板材电流自阻加热成形实验62-68
• 5.3.1 5A90Al-Li合金板材电流自阻加热成形过程及结果62-63
• 5.3.2 5A90Al-Li合金桁条零件分析63-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：809755