發(fā)布時(shí)間：2020-04-25 13:38

【摘要】：強(qiáng)力旋壓技術(shù)是制造空心回轉(zhuǎn)體最有效的工藝方法之一,具有材料利用率高、加工精度高、表面光潔度好等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、船舶、軍工及汽車制造等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。本文以5052鋁合金為研究對象,分別研究了筒形件減薄旋壓以及板材剪切旋壓過程中的微觀組織和力學(xué)性能變化規(guī)律;并利用ABAQUS分別建立了筒形件減薄旋壓和板材剪切旋壓過程的有限元模型,分析了變形過程中的材料流動和應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律,為更大尺寸的5052鋁合金旋壓件加工提供參考。5052鋁合金筒形件減薄旋壓研究結(jié)果表明:直徑186mm、壁厚6mm的筒形件,其單道次減薄極限為60%,多道次為90%。小減薄率下筒形件壁厚方向上的外層組織變形程度大于內(nèi)層組織,減薄率增大到50%時(shí)達(dá)到均勻。隨著減薄率增大,晶粒內(nèi)部小角度取向差逐漸向大角度取向差轉(zhuǎn)變,最終形成大角度界面分割初始晶粒,使組織細(xì)化;織構(gòu)由Cube和Goss織構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的Copper織構(gòu),發(fā)生取向硬化。筒形旋壓件的力學(xué)性能在晶粒細(xì)化和織構(gòu)共同作用下顯著提高,屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別從103MPa和225MPa上升至300MPa和328MPa,延伸率由21%降低至5.1%。有限元模擬結(jié)果表明,隨著減薄率增大,筒形件壁厚方向的等效應(yīng)力、等效應(yīng)變以及材料流動速率的分布梯度逐漸減小,并在減薄率為50%時(shí)基本達(dá)到均勻,由此說明筒形旋壓件壁厚方向的組織均勻性是由等效應(yīng)力、等效應(yīng)變以及材料流動決定的。5052鋁合金板材剪切旋壓研究結(jié)果表明:經(jīng)過剪切旋壓后,5052鋁合金錐形旋壓件的微觀組織由初始的近等軸晶變?yōu)檠劐F形件母線方向伸長的均勻纖維狀組織,原始晶粒內(nèi)部小角度晶界比例增大。剪切旋壓后的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別從90MPa和210MPa上升至276MPa和295MPa,延伸率從24.0%降低至4.8%。有限元模擬結(jié)果表明,在壁厚方向上,剪切旋壓的等效應(yīng)力、等效應(yīng)變和材料流動速率分布基本均勻,這有利于形成均勻的剪切旋壓組織。
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文2.1 普通旋壓普通旋壓加工主要在整個軸向范圍或指定區(qū)域內(nèi)改變毛坯半徑而不改變，最終得到預(yù)設(shè)形狀的空心回轉(zhuǎn)體產(chǎn)品[9]。普通旋壓主要分為拉深旋壓、縮壓和擴(kuò)徑旋壓三種成形方式，如圖 1-1。拉深旋壓與沖壓加工中的拉深沖壓相輪通過沿給定路徑多道次進(jìn)給，使板狀金屬毛坯逐步貼膜，最終形成空心回旋壓件，拉深旋壓過程中彎曲變形是其主要的變形方式。縮頸旋壓加工過程輪將隨主軸旋轉(zhuǎn)的管狀金屬毛坯進(jìn)行徑向局部壓縮，使毛坯局部減小直徑，，得到想要的形狀。擴(kuò)徑旋壓與縮頸旋壓的加工目的相反，旋輪在加工過程中屬管材毛坯內(nèi)部向內(nèi)側(cè)管壁施加壓力并沿給定路徑進(jìn)給，最終達(dá)到擴(kuò)徑目的通旋壓工藝因機(jī)器成本小、材料利用率高以及復(fù)雜成形能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使其小批量生產(chǎn)和復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件成形方面優(yōu)于沖壓加工。

旋壓旋輪與毛坯接觸區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)：（a）向毛坯邊緣進(jìn)給，（b）ss state in deformation zone of conventional spinning: (a) feed to edgcenter壓過程中常見的缺陷有起皺和破裂，如圖 1-3 所示。起皺最常見的一種失穩(wěn)形式之一，失穩(wěn)起皺的原因是在旋壓成向壓應(yīng)力過大，當(dāng)旋輪作用力引起的材料變形區(qū)內(nèi)的切向方向上的失穩(wěn)極限應(yīng)力時(shí)，材料就會產(chǎn)生起皺缺陷[12]。而發(fā)生失穩(wěn)起皺的原因有很多，如坯料尺寸、變形速率等。向上應(yīng)力過大都是不希望的，徑向拉應(yīng)力過大會導(dǎo)致周向裂過大會導(dǎo)致徑向裂紋。當(dāng)在已有褶皺上繼續(xù)旋壓時(shí)會產(chǎn)生向壓應(yīng)力共同作用會導(dǎo)致徑向破裂[13]。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2640311