塑性工程學(xué)報(bào)：Sn-Bi合金介質(zhì)壓力成形下輕質(zhì)鋁板的成形性
2023-12-12【作 者】邵林;王立巖;劉雙宇
【引 言】
近年來隨著大量輕質(zhì)合金板材在航空航天和軌道交通等領(lǐng)域的廣泛使用[1-3]，對(duì)簡(jiǎn)單化、高精度及低成本輕質(zhì)合金板材的曲面成形工藝不斷提出新的要求[4]。其中在提高板材成形性的背景下，軟模成形技術(shù)發(fā)展較快，其原理為采用某種材料代替剛性凸模或凹模作為成形的傳力介質(zhì)，諸如液體、固體顆粒和低熔點(diǎn)合金等被用作傳力介質(zhì)，再配合另一剛性凸?；虬寄?，在傳力介質(zhì)作用下使板材貼模成形。
本文針對(duì)薄壁曲殼類輕質(zhì)鋁合金零件的成形難點(diǎn)，基于ABAQUS流固藕合分析和試驗(yàn)，采用Sn-Bi合金介質(zhì)壓力成形方法，直接用于輕質(zhì)鋁合金板材成形。對(duì)于Sn-Bi合金介質(zhì)壓力成形，先用數(shù)值模擬建立了其有限元模型，再基于數(shù)值模擬獲得的參數(shù)進(jìn)行Sn-Bi合金介質(zhì)壓力成形試驗(yàn)，最后將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，并成功試制出薄壁曲殼零件。
【結(jié) 論】
(1)在Sn-Bi合金介質(zhì)壓力成形過程中，由于板材在上層板內(nèi)徑處受到來自介質(zhì)的切向應(yīng)力，靠近板材中部區(qū)域等效應(yīng)變值較大，上層板內(nèi)徑增大，Sn-Bi合金介質(zhì)與板材上部的接觸面積減小，可減弱其切向應(yīng)力，因此需考慮切向應(yīng)力過大而導(dǎo)致的破裂和起皺。
(2)對(duì)于Sn-Bi合金介質(zhì)成形，在板材成形過程中，Sn-Bi合金介質(zhì)厚度H直接改變了板材的徑向受力狀態(tài)，H= 10 mm下板材最大應(yīng)力區(qū)域先開始增多，H=12 mm下的板材最大應(yīng)力區(qū)域明顯稀疏。當(dāng)板材產(chǎn)生變形時(shí)，邊緣處受壓應(yīng)力作用而中間處受雙向拉應(yīng)力作用，Sn-Bi合金介質(zhì)具有非均勻分布特性，可使成形板材應(yīng)力分布更加均勻，從而抑制邊緣處的起皺。
(3)通過對(duì)比分析模擬件和試驗(yàn)件的厚度分布，可以看出，在沖頭接觸區(qū)和支撐區(qū)，成形板材厚度變化呈先上升在下降趨勢(shì)，在介質(zhì)流動(dòng)區(qū)，均呈上升趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，板材在支撐區(qū)向介質(zhì)流動(dòng)區(qū)過渡時(shí)，受雙向拉應(yīng)力和切向應(yīng)力影響，會(huì)過度減薄，發(fā)生破裂，在H= 12 mm, D = Φ30 mm時(shí)，減薄率為8%，減少了Sn-Bi合金介質(zhì)對(duì)板材的切向應(yīng)力，使得板材在減薄區(qū)的材料減薄率降低，從而抑制了破裂。
以下是正文：
