特种铸造及有色合金：铝合金内凹底筒形件充液预胀成形研究
2023-08-30【作 者】刘晓晶;裴尧;丛艳丽;唐先林;冯章超;王雅为
【前 言】
随着汽车和航空等工业的发展，铝、镁、钛等轻质合金材料得到了广泛的应用，以达到污染小、轻量化的重要目的［１］。但是这些轻质合金板料的塑性低、成形性能较差、硬化指数和异性指数小等缺点成为板材加工成形方面的瓶颈，尤其难实现复杂结构零件的一次拉深成形［２］。内凹底零件在航天军工产品以及现代生活中是很常见的，传统工艺需要多道次拉深，每次拉深都使材料产生不同程度的硬化，影响了产品的使用寿命，降低了使用性能。对于在高压、高温条件下使用的航空航天器件，不但要求抗冲击性能好、表面质量高、耐高温，还要求使用寿命长。传统的拉深工艺很难达到要求，而充液拉深工艺作为一种柔性成形技术，可使特殊要求的零件一次成形，且表面质量好，已成为加工工业的主要发展趋势［３，４］。内凹底筒形件无论采用普通拉深还是充液拉深工艺，都会出现成形精度较差、贴模性不好等问题，针对这种情况提出了预胀成形技术［５，６］。
本课题采用有限元数值模拟和试验的手段，研究预胀压力和液室压力对内凹底筒形件充液拉深成形的影响，分析主要参数对板料成形性能的影响，以找到合理的液压加载区间，实现在铝合金内凹底筒形件的一次高质量的成形。
【结 论】
（１）拉深比为２．２的内凹底筒形件的成形关键在于内凹底处。在预胀高度为０～４ｍｍ，预胀压力为２～１６ＭＰａ下，零件的内凹底均能成形，在 预 胀 高 度 为０，预胀压力为１０ＭＰａ时，零件最终成形质量较好。
（２）预胀成形过程中，液室压力在３０～６０ ＭＰａ之间零件均能成形。在液室压力为３５ ＭＰａ下，最小壁厚值为０．８４１ｍｍ，零件成形质量较好，壁厚分布均匀，可一次成形。
（３）５Ａ０６铝合金内凹底筒形件充液拉深试验过程中，对于坯料直径较小的零件，采用带有压边力的拉深方法，压边力不宜过大；对于较大拉深比内凹底筒形件，采用定间隙方法，间隙值不宜过大或过小，当间隙值为１．２ｍｍ 时，板料 顺 利 流 入 凹 模，可一次成形较高质量的内凹底筒形件。
（４）在充液拉深试验过程中，因液室压力不足产生的变形回复现象、因压边过大引起的破裂现象、因间隙值过大引起的起皱乃至破裂现象等均与模拟相一致，验证了模拟的可靠性。
以下为正文：
