锻压技术：5052铝镁合金板材胀形性能研究及数值模拟
2022-03-29【作 者】郭瑞东;薛松;邓爱林;刘稆
【引 言】
随着节能环保时代的来临，汽车制造业和建筑行业对所需材料提出了更高要求。在满足使用要求的前提下，汽车轻量化和建筑板材轻量化已成为发展的一个基本目标。由于铝合金具有低密度、比强度高、良好的耐腐蚀性、良好的成形加工性能和导热导电性等特性，因此，被广泛应用于建筑行业和汽车制造业［2 － 4］。铝合金是 20 世纪 80 年代兴起的一种新型合金材料，目前，已经发展到具有 8 个系列的新型合金材料。其中 5 系列的 5052 铝合金属于Al-Mg系合金，Mg 元素在合金中起强化作用，这种合金能获得较明显的应变强化［5］。5052 铝镁合金在建筑行业和汽车行业的使用占很大比例，是汽车轻量化和建筑轻量化的重要组成部分。
对于金属板材，冲压成形是常用的加工成形方法，它是利用金属材料具有的塑性变形能力，在外力作用下使金属板材发生塑性变形或者从原始产品上分离出来，最后得到满足要求的形状和尺寸的加工方法。而合理的冲压工艺方案需要根据板材在不同条件下的塑性变形性能来制定。板料胀形性能体现出金属材料塑性性能的优越，而材料的胀形性能通常采用杯突试验来测定。同时，金属板材杯突试验是测定金属板材成形性能的重要方法之一，因此，可以通过测得的杯突值大小来衡量材料的成形性能。陈琳等［6］研究了变形速度对 5182 铝合金成形性能的影响，发现在室温下杯突值随变形速度的增加而增大。
本文在采用钢板胀形性能研究的方法的基础上，还增加了不同润滑条件对杯突值影响的数值模拟，通过改变不同条件下试验参数来研究对 5052 铝合金杯突值产生的影响，得到该板材在不同条件下的胀形性能的优越性，为企业合理规划冲压方案以充分利用板材最优成形性能提供参考依据，同时，为制造业和建筑行业在板材选择和购买过程中提供指导意义。
【结 论】
（1）在 5 ～ 15 kN 范围内，随着压边力的增大，板料的杯突值增大，即板料的胀形性能更好，当压边力大于 15 kN 时，随着压边力的增大，杯突值减小。
（2）在规定的杯突试验速度范围内，随着冲压速度的增大，该材料的杯突 IE 值呈增大趋势，表明该板料的胀形极限随变形速度的增大而增大。
（3）润滑条件对杯突值的影响明显，选用不同的润滑方式板料能够达到的胀形极限不同，选用摩擦系数小的润滑条件，板料的 IE 值越大，能够提高材料的胀形性能。
( 4) 模拟结果与试验结果的开裂位置基本一致，进一步为该铝合金成形工艺研究分析提供了参考。
以下是正文：
