塑性工程學(xué)報(bào)：基于最大m值法的超塑性脹形最佳壓力加載方式
2022-12-12【作 者】徐雪峰;李軒穎;陳清根;林兵兵;李玲玲;趙爽;徐龍
【引 言】
隨著各工業(yè)領(lǐng)域?qū)p量化的要求，輕質(zhì)合金得到了越來越多的應(yīng)用，其中鋁合金因密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能良好等特點(diǎn)，尤其應(yīng)用廣泛口[1-2]。
但是，鋁合金冷成形狀態(tài)下的塑性較差，對于形狀復(fù)雜、拉深比較大的零件來說，成形極為困難。研究表明，在高溫條件下，鋁合金具有一定的超塑性能，如Kaibyshev R等利用A1-15. 7% Mg-0. 32%Sc合金，在450℃的條件下，獲得了2 000%的伸長率[3]。高溫超塑性脹形是一種加工難變形材料大拉伸比零部件的精密成形技術(shù)，其關(guān)鍵在于壓力加載的控制[4]。
目前，超塑性脹形主要有基于恒壓和恒應(yīng)變速率脹形兩種，因其脹形時間民、效率低，嚴(yán)重制約了超塑性脹形的應(yīng)用;眾所周知，應(yīng)變速率敏感性指數(shù)。值是評價材料超塑性能最重要的特征指標(biāo)，通常。值越大超塑性能越好[5]，高溫拉伸實(shí)驗(yàn)證明，基于最大。值法不僅能提高伸民率，而且極大的提高了拉伸效率[6]。因此，本文依據(jù)最大。值法的材料拉伸實(shí)驗(yàn)，首次提出基于最大。值法的優(yōu)化應(yīng)變速率超塑性脹形新方法，即采用非線性有限元軟件MSC. Marc 2010，輸入基于最大。值法的優(yōu)化應(yīng)變速率進(jìn)行有限元模擬，得出在此條件下的時間-壓力曲線，作為實(shí)際超塑性脹形生產(chǎn)中的壓力控制曲線。
此外，大拉深比成形件壁厚均勻性差也是函待解決的問題之一，保證材料在最佳超塑性狀態(tài)下變形是獲得壁厚比較均勻零件的先決條件[7-8]，而且超塑性正反脹形技術(shù)也是有效改善壁厚均勻性的工藝之一。本文綜合上述技術(shù)，對整流罩的超塑性脹形進(jìn)行研究，為進(jìn)一步開發(fā)鋁合金超塑性脹形工藝提供參考。
【結(jié) 論】
（1）單向脹形工藝，基于最大m值法的簡化應(yīng)變速率脹形，其成形時間僅為760s，較恒應(yīng)變速率脹形的3360s有了大幅縮減，而減薄率則分別為70. 4%、 70. 9 %，在降低減薄率的同時，極大的提高了脹形效率。
（2）基于最大。值法的簡化應(yīng)變速率單向脹形的零件最小厚度為0. 887 mm，不均勻程度則高達(dá)69. 97%，而基于最大。值法的簡化應(yīng)變速率正反脹形的零件最小厚度為1. 157mm，提高了最小厚度，能有效避免脹裂的產(chǎn)生，而不均勻程度則降低為2 8. 9 %，極大的改善了成形零件的壁厚均勻性。
（3）得到了基于最大。值法的簡化應(yīng)變速率單向脹形和正反脹形的有效的壓力一寸間控制曲線。
（4）整流罩殼體超塑性脹形件整體厚度分布與模擬結(jié)果吻合度較高，僅圓角部分的實(shí)驗(yàn)厚度略小于模擬結(jié)果，成形零件的最小壁厚為1. 09 mm，均勻度為34.3%，達(dá)到了零件的要求。
以下是正文：
