国产供货态铝合金超塑性变形研究

发布时间：2017-10-03 00:17

  本文关键词：国产供货态铝合金超塑性变形研究

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【摘要】：超塑性成形具有大变形、小应力、易成形、周期短和低成本等特点,但是超塑性成形工艺却很难大范围应用,这除了制约超塑性成形本身的一些瓶颈因素外,还有一个更重要的原因就是超塑性成形对材料本身要求很高,目前市场上大多数材料很难满足其要求。因此,研究非理想状态下材料的超塑性及其超塑性变形特征,掌握其超塑性变形规律,用低成本的材料超塑性成形出高质量的零件,不管是从超塑性技术的推广应用,成形零件的质量保证还是超塑性成形生产以后规模化和程序化都起到了重要的推动作用。本论文通过单向高温拉伸试验方法,对供货态5A06铝合金和5A90铝合金进行单向高温拉伸试验,在375℃~500℃温度区间和0.00025s-1~0.01s-1应变速率区间进行了研究分析。试验结果表明,变形温度和应变速率是影响5A06铝合金和5A90铝合金两种材料延伸率的主要因素,当应变速率为0.005s-1,温度T=400℃时5A06的延伸率最好为188.9%。而对于5A90铝合金,当温度T=400℃,应变速率0.01s-1时,延伸率最大为193.6%。通过对两种材料单向高温拉伸试验结果进行对比,5A06铝合金超塑性性能比5A90铝合金超塑性能优异,所以选择5A06铝合金作为自由胀形试验和最终件成形试验的材料。对供货态5A06铝合金进行自由胀形试验,可以发现,5A06铝合金在温度T=400℃时,泡高达到72.49mm,具有良好的超塑性能,最大变薄率为61%,在自由胀形时,随着胀形压力的增加,成形高度逐渐增加,当胀形时间进行到一定时间时,胀形件的顶端变薄最严重,这个部分是自由胀形过程中最容易破裂的位置。通过将自由胀形数值模拟结果与试验结果对比发现,MSC.MARC软件在模拟超塑性气胀成形分析结果可以指导超塑性气胀成形实际工艺和模具设计。利用MSC.MARC有限元模拟软件,对铝合金杯形件正反胀形的预成形模具设计,研究分析对比了不同的设计方案对铝合金杯形件超塑性正反向胀形成形能力及壁厚分布的影响。通过不断改变设计方案,更改预成形模具形状及尺寸,确定了较优的、合理的设计方案。
【关键词】：供货态铝合金 超塑性 高温拉伸试验 自由胀形 正反胀形
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 论文选题的背景及研究意义10-12
• 1.1.1 论文的选题背景10
• 1.1.2 论文的研究意义10-12
• 1.2 铝合金超塑性国内外研究现状12-13
• 1.3 超塑性成形件壁厚均匀性控制方法13-15
• 1.4 论文研究目标及内容15-16
• 1.4.1 论文研究目标15
• 1.4.2 论文研究内容15-16
• 1.5 课题研究方法及技术路线16-17
• 第二章 铝合金单向高温拉伸实验及分析17-34
• 2.1 铝合金单向高温拉伸实验17-18
• 2.1.1 实验方法17
• 2.1.2 实验条件与方案17-18
• 2.2 单向高温拉伸实验结果分析与数据处理18-33
• 2.2.1 5A06铝合金单向高温伸实验分析19-25
• 2.2.2 5A90铝合金单向高温拉伸实验分析25-30
• 2.2.3 5A06铝合金和 5A90铝合金超塑性最佳成形参数30-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第三章 超塑性数值分析理论基础34-42
• 3.1 超塑性成形有限元数值分析基础理论34-39
• 3.1.1 刚塑性/刚粘塑性有限元法基本力学34-37
• 3.1.3 刚粘塑性材料变分原理37-38
• 3.1.4 刚塑性有限元求解的基本公式38-39
• 3.2 超塑性成形有限元软件39-41
• 3.2.1 几何模型及单元选择40
• 3.2.2 摩擦类型40-41
• 3.2.3 压力控制41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 5A06铝合金超塑性自由胀形研究42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 超塑性气胀成形优点及原理42-44
• 4.2.1 超塑性气胀成形优点42
• 4.2.2 超塑性胀形原理42-44
• 4.3 自由胀形试验44-47
• 4.3.1 自由胀形目的与方案44
• 4.3.2 自由胀形试验装置44-47
• 4.4 自由胀形试验结果及分析47-49
• 4.5 自由胀形过程的数值模拟及分析49-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第五章 铝合金杯形件正反胀形有限元分析52-63
• 5.1 引言52-53
• 5.2 铝合金杯形件正胀形有限元模拟分析53-55
• 5.3 铝合金杯形件正反胀形有限元模拟55-61
• 5.4 本章小结61-63
• 总结63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 毛广湘,李政;含锑超塑性铝合金及其生产工艺[J];铝加工;1999年05期

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本文编号：962075