材料科學(xué)與工藝：反向壓力對板材粘性介質(zhì)壓力脹形的影響研究
2022-08-16【作 者】王哲;王忠金
【前 言】
近年來 ， 為了適應(yīng)零件輕量化的發(fā)展方向 ，材料科學(xué)和加工領(lǐng)域?qū)p質(zhì)材料的成形方法展開了大量的研究工作 ， 研究表明法向壓力可以提高板材韌性 ， 利用法向壓力提高板材成形性成為近年來的研究熱點。 SMITH[1-3]采用 雙 向加 載 液壓脹形試驗實現(xiàn)了均勻分布的法向壓力加載， 研究了法向應(yīng)力對板材脹形成形性的影響。MASANORI[4]研究了雙層純鋁板的半球形剛性模沖頭脹形試驗的脹形成形性 ， 實驗結(jié)果表明單純地將兩個相同板材層疊在一起就能夠提高其成形性 ， 破裂點的位置與界面潤滑條件有關(guān)， A1TAN [5] 提出雙側(cè)加載粘性介質(zhì)的方法 ，通過設(shè)置反向粘性介質(zhì)排放口的位置 ， 獲得不 均勻分布的法向壓力 ， 有效地改善板材壁厚分布均勻程度 ， 板材成形性明顯提高，法向壓力在板材成形實際應(yīng)用中影響板材成形性的主要因素不僅包括法向壓力 ， 還有板材表面接觸摩擦力。因此 ， 分析板材表面接觸條件對成形性的影響規(guī)律是三維應(yīng)力狀態(tài)下板材成形技術(shù)應(yīng)用亟需解決的基礎(chǔ)問題之一。雙側(cè)加載液壓成形僅能夠?qū)崿F(xiàn)對均勻分布法向壓力對板材影響的研究 ， 現(xiàn)有試驗條件還未能實現(xiàn)用 液體施加較大的法向壓力 ；鋼模脹形成形過程沖頭逐漸與板材相接觸 ， 接觸摩擦力大小與接觸界面條件和沖頭力有關(guān) ， 會制約板材局部變形。 本文采用覆層板粘性介質(zhì)壓力脹形方法克服了以上困難， 即在成形板材一 側(cè)覆蓋一 層同種或其他材料 的板材 ( 稱為覆板 ) ， 成形板材在粘性介質(zhì)和覆板的作用下變形 ， 由于粘性介質(zhì)具有半固態(tài) 、 高粘度 、 可 流動特性 ， 在成形過程中可以始終包覆在板材表面 ， 能夠?qū)崿F(xiàn)板材雙向整體受壓[5-7]， 在整個脹形過程中覆板與成形板材也整體上保持接觸 ， 為研究法向壓力和表面摩擦力對板材成形性的影響提供了很好的方法。 本文將通過改變層疊板間界面摩擦系數(shù) ， 用有限元模擬方法研究成形板材的塑性變形及損傷演化 ， 分析表面接觸條件對成形板材成形性的影響。
【結(jié) 論】
1 ) 法向壓力能夠提高板材成形極 限 ， 采用覆層板粘性介質(zhì)壓力脹形方法 ， 單純考慮覆板提供的法向壓力 ， 不考慮界面摩擦力 ， 成形板材的極限脹形高度略有提高。
2 ) 覆板向成形板材提供的界面摩擦力朝向脹形件頂端 ， 界面潤滑條件影響板材塑性流動 ， 隨著界面摩擦系數(shù)增大 ， 脹形件壁厚分布愈均勻 ， 成形板材的極限脹形高度顯著提高。
3 ) 采用合適的法向壓力載荷和界面潤滑條件可以顯著提高板材的成形極限。
以下是正文：
