塑性工程學(xué)報：5A06薄壁殼體超塑脹形過程壁厚分布規(guī)律及其控制
2022-04-25【作 者】李志強(qiáng);陸文林;王偉亮;王勇
【引 言】
Al一Mg系鋁合金5 A06一0作為航空航天常用結(jié)構(gòu)材料[1]，具有較高的比強(qiáng)度，R≥160 MPa。但使用冷沖壓工藝生產(chǎn)5 A06一O薄壁殼體件，會發(fā)生高回彈、低塑性的現(xiàn)象，難以成形復(fù)雜形狀的制件。而在超塑性條件下，鋁合金塑性增強(qiáng)，可一次性成形復(fù)雜形狀的制件，且在高溫條件下，鋁合金板料基本沒有回彈，模具設(shè)計較為簡單fzl。超塑性氣脹作為板材超塑成形常用工藝，具有設(shè)備噸位小，模具結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，但由于板材在變形過程中壓邊部分材料難以流動，零件表面積增加依靠板厚減薄，同時，由于應(yīng)力應(yīng)變分布不均、摩擦，導(dǎo)致板料厚度分布不均勻[3j，引起零件在實(shí)際使用過程中的應(yīng)力集中，這對航空航天結(jié)構(gòu)零件是致命的缺陷，所以改善該類零件的壁厚分布具有重要意義。本文所涉及的零件僅為試驗(yàn)件，為真實(shí)零件的正反脹形模具設(shè)計提供指導(dǎo)。
采用正反脹形法改善薄壁殼體壁厚分布時，反脹形模具對最終零件壁厚分布，甚至對能否成形零件有重要影響。近年來學(xué)者對正反脹形來改善壁厚的研究多限于計算機(jī)模擬，進(jìn)行大量反脹形形狀的模擬對模具設(shè)計有一定的指導(dǎo)作用，但僅僅停留在定性層面，對實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)而拓展到定量層面研究較少〔4 -6J。本文采用Mar。對反脹形模具進(jìn)行了優(yōu)化，并對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，對兩種反脹形模具進(jìn)行了定性、定量的分析，并應(yīng)用壁厚分布均方差的概念，對該類薄壁零件的壁厚分布進(jìn)行了整體描述，為大型鋁合金殼體的超塑性正反脹形模具設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
【結(jié) 論】
1、正反脹形法可改善其薄壁殼體氣脹成形的壁厚分布，且不同的反脹形形狀會得到不同的壁厚分布，本實(shí)驗(yàn)采用的兩種反脹形模具都能使壁厚分布得到改善，壁厚分布均方差從0. 1236分別減小到0. 0727和0. 0642。
2、在設(shè)計反脹形形狀時，不能使反脹形變形太過集中，否則容易出現(xiàn)板料變形劇烈板料被拉裂的情況。
3、壁厚分布均方差能更好的描述零件整體的壁厚分布，相比平均壁厚與最小壁厚更為嚴(yán)謹(jǐn)、全面。
4、Marc模擬正反脹形在定性層面上對模具的優(yōu)化做出指導(dǎo)，節(jié)省正反脹形試驗(yàn)成本，在定量層面上，會有一定的偏差，但偏差經(jīng)過模擬參數(shù)的調(diào)整，可以降低到可接受范圍。
以下是正文：
