特種鑄造及有色合金：鋁合金內(nèi)凹底筒形件充液預(yù)脹成形研究
2023-08-30【作 者】劉曉晶;裴堯;叢艷麗;唐先林;馮章超;王雅為
【前 言】
隨著汽車和航空等工業(yè)的發(fā)展，鋁、鎂、鈦等輕質(zhì)合金材料得到了廣泛的應(yīng)用，以達到污染小、輕量化的重要目的［１］。但是這些輕質(zhì)合金板料的塑性低、成形性能較差、硬化指數(shù)和異性指數(shù)小等缺點成為板材加工成形方面的瓶頸，尤其難實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的一次拉深成形［２］。內(nèi)凹底零件在航天軍工產(chǎn)品以及現(xiàn)代生活中是很常見的，傳統(tǒng)工藝需要多道次拉深，每次拉深都使材料產(chǎn)生不同程度的硬化，影響了產(chǎn)品的使用壽命，降低了使用性能。對于在高壓、高溫條件下使用的航空航天器件，不但要求抗沖擊性能好、表面質(zhì)量高、耐高溫，還要求使用壽命長。傳統(tǒng)的拉深工藝很難達到要求，而充液拉深工藝作為一種柔性成形技術(shù)，可使特殊要求的零件一次成形，且表面質(zhì)量好，已成為加工工業(yè)的主要發(fā)展趨勢［３，４］。內(nèi)凹底筒形件無論采用普通拉深還是充液拉深工藝，都會出現(xiàn)成形精度較差、貼模性不好等問題，針對這種情況提出了預(yù)脹成形技術(shù)［５，６］。
本課題采用有限元數(shù)值模擬和試驗的手段，研究預(yù)脹壓力和液室壓力對內(nèi)凹底筒形件充液拉深成形的影響，分析主要參數(shù)對板料成形性能的影響，以找到合理的液壓加載區(qū)間，實現(xiàn)在鋁合金內(nèi)凹底筒形件的一次高質(zhì)量的成形。
【結(jié) 論】
（１）拉深比為２．２的內(nèi)凹底筒形件的成形關(guān)鍵在于內(nèi)凹底處。在預(yù)脹高度為０～４ｍｍ，預(yù)脹壓力為２～１６ＭＰａ下，零件的內(nèi)凹底均能成形，在 預(yù) 脹 高 度 為０，預(yù)脹壓力為１０ＭＰａ時，零件最終成形質(zhì)量較好。
（２）預(yù)脹成形過程中，液室壓力在３０～６０ ＭＰａ之間零件均能成形。在液室壓力為３５ ＭＰａ下，最小壁厚值為０．８４１ｍｍ，零件成形質(zhì)量較好，壁厚分布均勻，可一次成形。
（３）５Ａ０６鋁合金內(nèi)凹底筒形件充液拉深試驗過程中，對于坯料直徑較小的零件，采用帶有壓邊力的拉深方法，壓邊力不宜過大；對于較大拉深比內(nèi)凹底筒形件，采用定間隙方法，間隙值不宜過大或過小，當間隙值為１．２ｍｍ 時，板料 順 利 流 入 凹 模，可一次成形較高質(zhì)量的內(nèi)凹底筒形件。
（４）在充液拉深試驗過程中，因液室壓力不足產(chǎn)生的變形回復(fù)現(xiàn)象、因壓邊過大引起的破裂現(xiàn)象、因間隙值過大引起的起皺乃至破裂現(xiàn)象等均與模擬相一致，驗證了模擬的可靠性。
以下為正文：
