材料科学与工艺：5083铝合金壳体超塑胀形加载曲线优化控制
2022-11-21【作 者】赵祖德;徐雪峰;童国权;朱世凤;黄少东;曹洋
超塑成形是制造难变形材料复杂零部件的一种有效精密成形技术，它可以大幅度减轻构件质量，降低制造成本在简单凹模胀形中，压边圈下的材料不能向模腔补料，模腔内材料的变形依赖于板厚变薄对复杂深腔类零件，成形过程中板料各点的应力状态均不相同且随时间变化，导致成形件壁厚均匀性差改善壁厚均匀性是超塑成形
研究的重要内容之一目前，改善壁厚均匀性实用的超塑成形技术主要有正反胀形法、动模成形法等传统的超塑成形是在简单力学分析的基础上，依靠经验，反复试错，浪费人力物力对某种结构件适用的成形参数，并不能保证其最优有限元模拟已成为分析集物理非线性、几何非线性与边界非线性于一体的超塑成形问题不可替代的工具[1-3].
保证超塑成形过程在最佳应变速率下进行是获得壁厚比较均匀零件的先决条件[3-5]，因此，超塑成形有限元模拟必须采用特定的加载算法它不仅影响成形效率，还影响成形质量有限元软件MARC默认的加载算法，是以最佳应变速率对应的流动应力与某时刻计算获得的所有单元平均流动应力的比值去调节下一步的成形气压但是，已经贴模单元的应变速率很低甚至为零，该加载算法将使实际应变速率高于最佳值，这将影响成形件的质量郑政[6]在算法设计时摈弃了应变速率最高的5%的单元，取余下单元中应变速率前20%单元的平均值。
利用软件MARC，本文对5083铝合金壳体的超塑胀形成形过程进行模拟通过植入作者编写的加载算法子程序，跟踪零件变形集中部位的应变速率来调整成形过程的应变速率，使之尽可能接近或达到最佳应变速率，获得了加载曲线，并在有限元分析的基础上进行了超塑成形实验。
【结 论】
本文改进了MARC软件默认的加载算法，超塑成形了具有几何形状突变的5083铝合金壳体，改善了成形零件壁厚分布。
1）优化的加载曲线改善了5083铝合金壳体的成形性能，壳体厚度分布比较均匀。
2）采用壳单元的有限元仿真能直观地观察超塑成形过程中材料流动情况，获得成形零件的厚度分布但是，弯曲效应影响零件形状突变处的模拟准确性。
3）运用改进的加载算法，并采用如正反胀成形、拉深与胀形相结合等成形技术将获得更均匀的壁厚分布，成形效果会更加理想。
以下是正文：
