西北工业大学学报：粘塑性材料胀形过程的理论分析和实验研究
2023-10-10【作 者】罗子健;郭乃成;龚泉源
【引 言】
随着科学技术的发展，国民经济各部门，特别是宇航工业部门，采用的新材料越来越多。这些材料用一般方法成形困难很大，甚至不可能。但利用它们在一定条件下呈现的粘塑性，成形就并不困难，并可得到要求的尺寸精度和性能的制件。因此，金属粘塑性成形过程在近几十年内获得了迅速发展。目前，国内外宇航部门广泛采用的等温锻造、超塑等温锻造和超塑性成形均属金属粘塑性成形过程。至今，对这种成形过程的理论分析和计算机模拟方面仍处在探索阶段。
本文试图通过超塑性板材胀形过程的理论和实验研究，对用数值计算方法模拟金属粘塑性成形过程方面进行一些探索。参照文献〔3〕，作者在分析超塑性板材胀形时，将坯料视为由若干近似梯形载面的环所组成，以使壁厚变化接近于连续。根据所提出的变形模式以及塑性理论、平衡条件、超塑性本构方程和体积不变条件，导出了六个基本方程。利用这些方程可以模拟分析胀形压力不变和等效应变速率为常数情况下超塑性板材胀形，也可从成形过程的最后阶段向原始状态进行模拟，从而确定保证壁厚均匀性符合要求的坯料尺寸。
【结 论】
1.作者提出的方法可以提供超塑板材胀形过程的主要情况，但这种方法比有限元法简单，可以大量节约机时。
2.作者提出的方法，可以按零件要求的壁厚均匀性确定毛坯的几何尺寸。
3.引入相对压力p，可以使影响超塑板材胀形过程的影响因素归结为P和m，同时使得分析结果具有普遍意义。
4.理论和计算结果表明，超塑性板材胀形时，壁厚是不可能均匀的。壁厚均匀性主要取决于m值，而m值主要由应变速率和变形温度决定。因此，可以控制坯料内温度场得到要求的壁厚均匀性。
5.根据本文提供的有关曲线，可以确定胀形压力恒定时压力大小和应变速率恒定情况下的合理的加载曲线。
6.通过超塑性板材胀形过程的研究，作者认为，对金属粘塑性成形过程进行理论分析时，只要采用合适的本构关系和分析方法，可以获得满意的结果。
以下是正文：
