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塑性工程学报:基于最大m值法的超塑性胀形最佳压力加载方式

2022-12-12

【作 者】徐雪峰;李轩颖;陈清根;林兵兵;李玲玲;赵爽;徐龙

【引 言】

随着各工业领域对轻量化的要求,轻质合金得到了越来越多的应用,其中铝合金因密度小、比强度高、耐腐蚀性能良好等特点,尤其应用广泛口[1-2]。

但是,铝合金冷成形状态下的塑性较差,对于形状复杂、拉深比较大的零件来说,成形极为困难。研究表明,在高温条件下,铝合金具有一定的超塑性能,如Kaibyshev R等利用A1-15. 7% Mg-0. 32%Sc合金,在450℃的条件下,获得了2 000%的伸长率[3]。高温超塑性胀形是一种加工难变形材料大拉伸比零部件的精密成形技术,其关键在于压力加载的控制[4]。

目前,超塑性胀形主要有基于恒压和恒应变速率胀形两种,因其胀形时间民、效率低,严重制约了超塑性胀形的应用;众所周知,应变速率敏感性指数。值是评价材料超塑性能最重要的特征指标,通常。值越大超塑性能越好[5],高温拉伸实验证明,基于最大。值法不仅能提高伸民率,而且极大的提高了拉伸效率[6]。因此,本文依据最大。值法的材料拉伸实验,首次提出基于最大。值法的优化应变速率超塑性胀形新方法,即采用非线性有限元软件MSC. Marc 2010,输入基于最大。值法的优化应变速率进行有限元模拟,得出在此条件下的时间-压力曲线,作为实际超塑性胀形生产中的压力控制曲线。

此外,大拉深比成形件壁厚均匀性差也是函待解决的问题之一,保证材料在最佳超塑性状态下变形是获得壁厚比较均匀零件的先决条件[7-8],而且超塑性正反胀形技术也是有效改善壁厚均匀性的工艺之一。本文综合上述技术,对整流罩的超塑性胀形进行研究,为进一步开发铝合金超塑性胀形工艺提供参考。

【结 论】

(1)单向胀形工艺,基于最大m值法的简化应变速率胀形,其成形时间仅为760s,较恒应变速率胀形的3360s有了大幅缩减,而减薄率则分别为70. 4%、 70. 9 %,在降低减薄率的同时,极大的提高了胀形效率。

(2)基于最大。值法的简化应变速率单向胀形的零件最小厚度为0. 887 mm,不均匀程度则高达69. 97%,而基于最大。值法的简化应变速率正反胀形的零件最小厚度为1. 157mm,提高了最小厚度,能有效避免胀裂的产生,而不均匀程度则降低为2 8. 9 %,极大的改善了成形零件的壁厚均匀性。

(3)得到了基于最大。值法的简化应变速率单向胀形和正反胀形的有效的压力一寸间控制曲线。

(4)整流罩壳体超塑性胀形件整体厚度分布与模拟结果吻合度较高,仅圆角部分的实验厚度略小于模拟结果,成形零件的最小壁厚为1. 09 mm,均匀度为34.3%,达到了零件的要求。

以下是正文:

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