南京化工大學(xué)學(xué)報(bào)：鈑料正反脹形過程仿真及加壓曲線優(yōu)化
2022-07-08【作 者】 朱亞軍;張中元
【前 言】
正反脹形(也稱正反吹成形)是為改善制件壁厚分布而發(fā)展起來的一種超塑成形工藝，成形過程首先對坯料施加反向壓力，使之發(fā)生反向預(yù)拉伸變形，吹脹到一定高度后反向卸壓，同時(shí)開始正向加壓，將翻起的坯料壓入模腔制成要求的形狀。正反脹形的關(guān)鍵在于反向鼓泡高度的控制，鼓泡高度太小，則達(dá)不到改善厚度分布的目的;鼓泡高度太大，則會因材料表面積伸展過大而導(dǎo)致成形過程出現(xiàn)褶皺或疊層現(xiàn)象，影響制件質(zhì)量。其次，成形壓力的控制也很關(guān)鍵，特別是正向加壓使材料反轉(zhuǎn)時(shí)，壓力太大可能導(dǎo)致坯料變形過快而破裂，太小則可能使坯料難以反轉(zhuǎn)，成形時(shí)間過長。此外，正反脹形要求上、下模腔均具高溫密閉環(huán)境，工件變形過程無法直接觀測，其力學(xué)關(guān)系也較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的近似解析方法對其成形過程進(jìn)行力學(xué)分析非常困難，國內(nèi)外有關(guān)超塑成形過程的研究文獻(xiàn)也大多集中于普通單向脹形，而關(guān)于正反脹形過程的研究資料則罕見。
近年來，基于有限元數(shù)值模擬的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在金屬成形領(lǐng)域得到了重要應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)仿真可獲取成形過程有關(guān)材料流動(dòng)的詳盡力學(xué)信息，為成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。針對飯料正反脹形這種特殊工藝過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，解決工藝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問題是本研究的出發(fā)點(diǎn)。
【結(jié) 論】
正反脹形過程工件各部分變形是不均勻的，幾何形狀變化規(guī)律復(fù)雜，尤其是反脹后正向翻轉(zhuǎn)階段，不能用簡單的球面或橢球面描述;反向鼓泡的大小直接影響制件壁厚，要使壁厚分布相對均勻必須合理控制反脹高度；利用計(jì)算機(jī)仿真可在不耗費(fèi)實(shí)際材料及工裝設(shè)備的條件下直觀形象地模擬正反脹形過程，預(yù)測相關(guān)變形力學(xué)信息，實(shí)現(xiàn)加壓曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)，為工藝參數(shù)優(yōu)化、成品質(zhì)量控制等提供有效分析手段。
以下是正文：
