机械工程材料：铝-镁-钪合金超塑性胀形工艺有限元分析
2022-08-30【作 者】张超;沙玲;芮玉龙
【引 言】
超塑性胀形是超塑性成形中重要的成形方法，半球形件的胀形是一种简单使具有代表性的胀形。金属板料的超塑性胀形可以通过介质压力进行自由胀形或在模具中胀形。胀形过程是先把毛坯压紧于模具上，然后在毛坯的一面施加气体压力，使毛坯未压住部分变形，其原理见图1。在用胀形工艺加工半球形件的过程中，主要存在以下的问题：由于顶点到压边圈之间的材料处于平面应力和平面应变的中间状态，因此，材料受力是不均匀的，变形程度也不均匀。其次压边圈附近的材料是纯平面应变状态，弯曲效应不能忽略。毛坯被压边圈压紧地方的材料在拉力和弯矩的作用下，仍然会发生材料流动，局部变薄若要使材料在半球形凹模中成形，材料必然会与模具壁产生摩擦，摩擦力会影响材料的厚度分布。
超塑性胀形一般是在高温密闭环境中进行，材料各处应变速率分布复杂，成形过程实时检测困难。特别是零件形状复杂时，工艺参数很难通过简单的解析计算得到。有限元方法可以仿真超塑性成形过程中的形状变化和应力应变变化等情况，预测零件壁厚最终分布和优化压力一时间曲线。通过有限元法可以定量精确分析出各成形参数，减少大量试验，节约试验成本。因此，作者对铝一镁一锐合金超塑性胀形工艺进行了有限元分析。
【结 论】
（1）正反向胀形可以降低板料的最大厚度减薄率，使得成形件的厚度分布更均匀，增大变形程度，可以成形更为复杂的零件。
（2）增加背压可以降低成形件的空洞率，增加变形程度，成形件满足一定的力学要求。
（3）借助有限元模拟可以更进一步的优化成形参数，指导试验从而得到满足种种要求的零件。
以下是正文：
