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材料科学与工艺:反向压力对板材粘性介质压力胀形的影响研究

2022-08-16

【作 者】王哲;王忠金

【前 言】

近年来 , 为了适应零件轻量化的发展方向 ,材料科学和加工领域对轻质材料的成形方法展开了大量的研究工作 , 研究表明法向压力可以提高板材韧性 , 利用法向压力提高板材成形性成为近年来的研究热点。 SMITH[1-3]采用 双 向加 载 液压胀形试验实现了均匀分布的法向压力加载, 研究了法向应力对板材胀形成形性的影响。MASANORI[4]研究了双层纯铝板的半球形刚性模冲头胀形试验的胀形成形性 , 实验结果表明单纯地将两个相同板材层叠在一起就能够提高其成形性 , 破裂点的位置与界面润滑条件有关, A1TAN [5] 提出双侧加载粘性介质的方法 ,通过设置反向粘性介质排放口的位置 , 获得不 均匀分布的法向压力 , 有效地改善板材壁厚分布均匀程度 , 板材成形性明显提高,法向压力在板材成形实际应用中影响板材成形性的主要因素不仅包括法向压力 , 还有板材表面接触摩擦力。因此 , 分析板材表面接触条件对成形性的影响规律是三维应力状态下板材成形技术应用亟需解决的基础问题之一。双侧加载液压成形仅能够实现对均匀分布法向压力对板材影响的研究 , 现有试验条件还未能实现用 液体施加较大的法向压力 ;钢模胀形成形过程冲头逐渐与板材相接触 , 接触摩擦力大小与接触界面条件和冲头力有关 , 会制约板材局部变形。 本文采用覆层板粘性介质压力胀形方法克服了以上困难, 即在成形板材一 侧覆盖一 层同种或其他材料 的板材 ( 称为覆板 ) , 成形板材在粘性介质和覆板的作用下变形 , 由于粘性介质具有半固态 、 高粘度 、 可 流动特性 , 在成形过程中可以始终包覆在板材表面 , 能够实现板材双向整体受压[5-7], 在整个胀形过程中覆板与成形板材也整体上保持接触 , 为研究法向压力和表面摩擦力对板材成形性的影响提供了很好的方法。 本文将通过改变层叠板间界面摩擦系数 , 用有限元模拟方法研究成形板材的塑性变形及损伤演化 , 分析表面接触条件对成形板材成形性的影响。

【结 论】

1 ) 法向压力能够提高板材成形极 限 , 采用覆层板粘性介质压力胀形方法 , 单纯考虑覆板提供的法向压力 , 不考虑界面摩擦力 , 成形板材的极限胀形高度略有提高。

2 ) 覆板向成形板材提供的界面摩擦力朝向胀形件顶端 , 界面润滑条件影响板材塑性流动 , 随着界面摩擦系数增大 , 胀形件壁厚分布愈均匀 , 成形板材的极限胀形高度显著提高。

3 ) 采用合适的法向压力载荷和界面润滑条件可以显著提高板材的成形极限。

以下是正文:

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