西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：粘塑性材料脹形過(guò)程的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究
2023-10-10【作 者】羅子健;郭乃成;龔泉源
【引 言】
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，特別是宇航工業(yè)部門(mén)，采用的新材料越來(lái)越多。這些材料用一般方法成形困難很大，甚至不可能。但利用它們?cè)谝欢l件下呈現(xiàn)的粘塑性，成形就并不困難，并可得到要求的尺寸精度和性能的制件。因此，金屬粘塑性成形過(guò)程在近幾十年內(nèi)獲得了迅速發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)外宇航部門(mén)廣泛采用的等溫鍛造、超塑等溫鍛造和超塑性成形均屬金屬粘塑性成形過(guò)程。至今，對(duì)這種成形過(guò)程的理論分析和計(jì)算機(jī)模擬方面仍處在探索階段。
本文試圖通過(guò)超塑性板材脹形過(guò)程的理論和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)用數(shù)值計(jì)算方法模擬金屬粘塑性成形過(guò)程方面進(jìn)行一些探索。參照文獻(xiàn)〔3〕，作者在分析超塑性板材脹形時(shí)，將坯料視為由若干近似梯形載面的環(huán)所組成，以使壁厚變化接近于連續(xù)。根據(jù)所提出的變形模式以及塑性理論、平衡條件、超塑性本構(gòu)方程和體積不變條件，導(dǎo)出了六個(gè)基本方程。利用這些方程可以模擬分析脹形壓力不變和等效應(yīng)變速率為常數(shù)情況下超塑性板材脹形，也可從成形過(guò)程的最后階段向原始狀態(tài)進(jìn)行模擬，從而確定保證壁厚均勻性符合要求的坯料尺寸。
【結(jié) 論】
1.作者提出的方法可以提供超塑板材脹形過(guò)程的主要情況，但這種方法比有限元法簡(jiǎn)單，可以大量節(jié)約機(jī)時(shí)。
2.作者提出的方法，可以按零件要求的壁厚均勻性確定毛坯的幾何尺寸。
3.引入相對(duì)壓力p，可以使影響超塑板材脹形過(guò)程的影響因素歸結(jié)為P和m，同時(shí)使得分析結(jié)果具有普遍意義。
4.理論和計(jì)算結(jié)果表明，超塑性板材脹形時(shí)，壁厚是不可能均勻的。壁厚均勻性主要取決于m值，而m值主要由應(yīng)變速率和變形溫度決定。因此，可以控制坯料內(nèi)溫度場(chǎng)得到要求的壁厚均勻性。
5.根據(jù)本文提供的有關(guān)曲線，可以確定脹形壓力恒定時(shí)壓力大小和應(yīng)變速率恒定情況下的合理的加載曲線。
6.通過(guò)超塑性板材脹形過(guò)程的研究，作者認(rèn)為，對(duì)金屬粘塑性成形過(guò)程進(jìn)行理論分析時(shí)，只要采用合適的本構(gòu)關(guān)系和分析方法，可以獲得滿意的結(jié)果。
以下是正文：
