材料科学与工艺：控制厚度分布的正反向超塑胀形的有限元分析
2022-10-05【作 者】王中阳;王国峰;赖小明;张凯锋
超塑成形工艺适宜制造形状复杂、质量轻、强度高的钣金零件，因此，在航空航天工业中得到广泛应用．简单的阴模成形工艺是超塑成形普遍采用的工艺，但是该工艺生产的零件厚度变化很大，这不仅使成形困难，也影响了零件的使用性能。
为了获得均匀的厚度分布，很多新方法已经被开发出来[1-3]。正反向超塑胀形、动模成形和板材预成形等都是控制厚度分布的有效方法[4-5]。正反向超塑胀形是将板材在反向预胀形模内成形，改变厚度分布后再在正向终模具内成形得到厚度分布均匀的最终形状零件的方法。
由于超塑成形通常是在高温密闭环境下进行，应变速率分布复杂，成形过程实时检测困难。因此，工艺参数与零件性能的关系很难通过简单的解析或实验得到．虽然通过大量的实验可以在某种程度上解决上述问题，但无疑有限元分析方法是普适性强、节约实验经费、定量化较精确的分析手段，同时，对变形过程可以直观的显示出来，已经有相关研究成果的报道[6-8]。
本文将采用商业有限元软件MARC2001，对带有凹槽的深盒形零件正反向超塑胀形过程进行有限元模拟(该零件尺寸糖度要求高，最小壁厚不能小于0．8 mm)，分析不同工艺条件下成形后零件的壁厚分布。
【结 论】
1)正反向超塑胀形工艺是控制成形零件壁厚的有效途径，通过优化压力一时间曲线和反向胀形模具形状，可以明显改善零件的厚度分布；
2)按照优化的压力一时间曲线和反向胀形模具形状，对带有凹槽的深盒形零件正反向超塑胀形进行模拟，结果表明，成形过程合理，应变速率分布在允许的范围之内。
以下是正文：
