本文選題：5A06鋁合金 + 中厚板　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年博士論文

【摘要】：由于鋁合金室溫塑性低且中厚板彎曲效應(yīng)明顯,易發(fā)生開裂,使得鋁合金深腔曲面零件難于成形。為了解決高徑比大于1的中厚板深腔曲面零件成形開裂難題,本文提出了差溫反拉深成形方法,研制了溫度梯度可控的差溫反拉深實驗裝置,以厚度4.5mm的5A06鋁合金中厚板深筒形試件為對象,研究了中厚板差溫拉深成形規(guī)律,揭示了中厚板破裂缺陷形成機制,為鋁合金中厚板深腔零件成形提供理論指導。為獲得復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下板材成形性能,研制了板材雙向加壓液壓脹形裝置,理論推導了雙向應(yīng)力狀態(tài)下各向異性板材流動應(yīng)力模型,進行了板材液壓脹形實驗,測得了5A06鋁合金板材雙向應(yīng)力狀態(tài)下流動應(yīng)力曲線為:(?)。進行了不同凹模圓角半徑下的預(yù)制筒坯正拉深數(shù)值模擬和實驗,研究了中厚板拉深成形特點。通過數(shù)值模擬分析了凹模相對圓角半徑對彎曲效應(yīng)的影響規(guī)律。由于彎曲效應(yīng),筒坯厚度方向上產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變梯度,使得凹模圓角與直壁段過渡位置筒坯外側(cè)的經(jīng)向拉應(yīng)力急劇增大;增大凹模相對圓角半徑,能顯著減小彎曲效應(yīng),降低經(jīng)向拉應(yīng)力。通過實驗獲得了不同凹模相對圓角半徑條件下極限成形深度,分析了預(yù)制筒坯壁厚分布規(guī)律。隨著相對圓角半徑的增大,極限成形深度顯著提高。當相對圓角半徑由4.5增大為10時,極限成形深度為209mm,提高了82%。當相對圓角半徑為12時,消除了破裂缺陷,成形的預(yù)制筒坯壁厚分布均勻,最大減薄率僅為4%。進行了不同溫度梯度下中厚板差溫反拉深數(shù)值模擬,研究了中厚板差溫反拉深成形特點,分析了凹模圓角形狀、溫度以及溫度梯度對反拉深變形應(yīng)力應(yīng)變的影響規(guī)律。中厚板反拉深時,彎曲效應(yīng)使得壁厚方向上產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變梯度,且筒壁內(nèi)外側(cè)的經(jīng)向拉應(yīng)力和厚向應(yīng)變發(fā)生反向變化。尤其是在法蘭內(nèi)圓角與直壁段過渡處,筒坯經(jīng)向和緯向發(fā)生反彎曲變形,使該處筒坯外側(cè)經(jīng)向拉應(yīng)力和法向壓應(yīng)變最大,易發(fā)生破裂。采用半圓形凹模圓角時,彎曲效應(yīng)導致的經(jīng)向拉應(yīng)力和法向壓應(yīng)變顯著減小。升高溫度時,應(yīng)變硬化顯著降低,使得彎曲效應(yīng)明顯下降,從而減小了法蘭內(nèi)圓角與直壁段過渡位置的經(jīng)向拉應(yīng)力。當提高溫度梯度時,不改變法蘭區(qū)溫度,即最大經(jīng)向拉應(yīng)力不變;而法蘭內(nèi)圓角處溫度下降,從而使得法蘭內(nèi)圓角處的強度相對增加,利于反拉深變形。研制了溫度梯度可控的差溫反拉深實驗裝置。分別采用加熱爐對模具和預(yù)制筒坯加熱,采用電熱棒對沖頭加熱。同時,在沖頭內(nèi)腔通冷卻水,保證了沖頭溫度的穩(wěn)定性,從而使與沖頭接觸的預(yù)制筒坯底部溫度低于法蘭區(qū),在預(yù)制筒坯上產(chǎn)生了穩(wěn)定的溫度梯度。通過控制沖頭的溫度,實現(xiàn)對預(yù)制筒坯溫度梯度的調(diào)節(jié)和控制。分別進行了不同凹模圓角形狀、溫度以及溫度梯度下中厚板反拉深極限成形深度實驗,優(yōu)化了凹模圓角形狀,得到了極限成形深度隨溫度梯度的變化規(guī)律,揭示了中厚板差溫反拉深缺陷形成機制,獲得了壁厚分布隨溫度梯度的變化關(guān)系。改變凹模圓角形狀能提高極限成形深度,當采用半圓形凹模圓角形狀時,極限深度最大(116mm),相對于平面凹模圓角形狀提高了47%;采用差溫反拉深方法,使中厚板極限成形深度進一步提高。隨著溫度梯度的升高,極限成形深度明顯提高。當溫度梯度為25℃時,極限成形深度為76mm,溫度梯度升高為50℃時,極限成形深度為276mm,當溫度梯度提高為100℃時,破裂缺陷消除,成形深筒形試件深度為430mm,高徑比達1.43。提高溫度梯度,使得筒底部減薄和筒壁增厚減弱,從而提高壁厚均勻性。通過EBSD分析和顯微硬度測試,揭示了差溫反拉深成形時,溫度及溫度梯度對晶粒大小及硬度分布的影響規(guī)律。在400℃以下反拉深變形時,材料微觀組織穩(wěn)定,晶粒大小基本不發(fā)生變化。隨著溫度的升高,動態(tài)回復(fù)效果更加充分,使得硬度下降,從而提高筒形試件硬度分布均勻性。
[Abstract]:In order to solve the problem of forming the deep - cavity surface parts of thick plate with high - diameter ratio larger than 1 , this paper presents a method for forming deep - cavity surface parts of aluminum alloy deep cavities . In this paper , the influence of the bending effect on the bending effect is studied by means of numerical simulation . The effect of temperature and temperature gradient on grain size and hardness distribution has been improved by EBSD analysis and microhardness test . When the temperature gradient is increased to 100 鈩，

本文編號：1794649