塑性工程學(xué)報(bào)：界面摩擦對5A02/SUS304覆層板脹形性能影響的理論及有限元分析
2022-03-30【作 者】高鐵軍;王碩;王曉康;姚永杰
【引 言】
覆層板成形是在塑性較差板材(成形板)的一側(cè)覆上塑性較好且強(qiáng)度較高板材(覆板)，在成形壓力作用下發(fā)生塑性變形，通過覆板改變成形板在變形過程中的應(yīng)力狀態(tài)和變形規(guī)律，來提高成形板塑性變形能力的一種方法[1- 5]。Kohayashi M等[6]使用剛模對相同材料的純鋁1050覆層板進(jìn)行脹形實(shí)驗(yàn)，通過改變板厚證明了成形板的極限脹形高度隨著覆板的增厚而提高。張志超等[7]通過對5 A06 /SUS321進(jìn)行液壓脹形實(shí)驗(yàn)，使得鋁合金5 A06脹形高度提高了32 %，極限應(yīng)變提高到75.4% 。Wang Z等[8- 9]通過對1060/SUS304進(jìn)行脹形實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，覆板作用于鋁合金1060的法向壓力削弱了成形板拉應(yīng)力，延緩了成形板裂紋的擴(kuò)展，法向壓力越大成形板成形極限的提高幅度越大。Wang Z J等[10]通過對TC1/SUS304脹形試件金相組織的觀察發(fā)現(xiàn)，法向壓力產(chǎn)生的靜水壓力可以抑制鈦合金TC1的微裂紋及損傷的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而提高了鈦合金TC1的極限脹形高度及壁厚分布均勻性。Wang Y等[11]通過對2B06/2024和2B06/SUS321板材不同橢圓度凹模覆層板脹形實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與無覆板脹形相比較，加入覆板后成形板的等效應(yīng)變在縮頸前的值更大。陳水先等[12]對鋁合金FVS0812半球形件覆層板拉深研究結(jié)果表明，相比較單層鋁合金半球形件拉深，覆層板拉深工藝在一定程度上有利于改善成形板FVS0812受力情況及應(yīng)變分布的均勻性。
上述研究結(jié)果表明，覆板的力學(xué)性能、厚度等因素直接影響成形板的成形性能。除此之外，成形板與覆板之間的界面摩擦也會(huì)影響成形板的成形性能。對此本文采用理論分析和有限元方法對5 A02 /SUS304之間不同界面摩擦系數(shù)條件下的變形過程進(jìn)行了分析，得到了界面摩擦對5 A02板材應(yīng)力的影響規(guī)律，為覆層板成形工藝的應(yīng)用及工藝參數(shù)的優(yōu)化提供參考。
【結(jié) 論】
(1)覆層板脹形過程中，脹形試件高度低于成形板單層極限脹形高度時(shí)，由于覆板強(qiáng)度較高、塑性較好，成形板在成形壓力和覆板共同作用下，二者之間出現(xiàn)的相對滑動(dòng)趨勢較弱，界面摩擦對成形板的成形性能影響較小。
(2)覆層板脹形過程中，脹形試件高度高于成形板單層極限脹形高度時(shí)，由于成形板和覆板的材料力學(xué)性能相差較大，成形板和覆板之間會(huì)出現(xiàn)較為明顯的滑動(dòng)趨勢或滑動(dòng)，界面摩擦對成形板的成形性能影響較大。
(3)覆層板脹形過程中，通過增大成形板和覆板之間的界面摩擦系數(shù)，可以有效降低成形板的經(jīng)向拉應(yīng)力，能夠有效抑制成形板破裂的產(chǎn)生，使成形板的成形性能接近覆板。
以下是正文：
