西北工业大学学报：空洞敏感材料超塑胀形过程的压力-时间曲线优化设计
2023-07-21【作 者】向毅斌;陈敦军;吴诗
超塑胀形是典型的超塑性成形工艺，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、电器仪表等众多工业部门[1]。在超塑胀形中，经常是将金属板料放置在模具上，然后在板料的另一面施加气压。为了在整个成形过程中维持超塑性状态以尽量缩短成形时间并获得厚度比较均匀的零件，就必须将等效应变速率限制在狭窄的特定范围之内。为此，在成形过程中就必须很好地控制气压载荷的施加。一般说来超塑性状态相对应的应变速率是相当低的，如10-3~10-5/s，为了很好地将应变速率控制在最佳应变速率附近，在实际成形前获得优化的压力-时间曲线就显得尤为重要。
本文根据Du Zhixiao等[2]提出的空洞损伤演变方程，同时考虑空洞形核、长大及空洞相互间聚合、连接的影响，采用刚粘塑性有限元法，通过特定的压力控制策略实现空洞敏感材料超塑胀形过程压力-时间曲线的优化设计，并对计算结果进行了分析和讨论。计算时考虑了应变硬化和厚向异性，其研究结果对指导超塑胀形实际工艺设计和优化工艺参数具有重要意义。
【结 论】
压力载荷是超塑胀形过程中最关键的工艺参数之一，它直接关系到成形时间的长短和成形零件质量的好坏。而对于超塑胀形这类高温、模腔封闭、变形机制复杂的金属成形问题，常规方法测试分析困难，成本高，准确性差，效果难如人意。本文基于有限元数值模拟技术通过采用特定的压力控制和优化策略实现了空洞敏感超塑性材料压力-时间曲线的设计和优化，为实际成形过程寻求最佳工艺规范提供了有效手段。本文的计算模型可推广到其他超塑成形问题。
以下是正文：
