機(jī)械工程材料：鋁-鎂-鈧合金超塑性脹形工藝有限元分析
2022-08-30【作 者】張超;沙玲;芮玉龍
【引 言】
超塑性脹形是超塑性成形中重要的成形方法，半球形件的脹形是一種簡(jiǎn)單使具有代表性的脹形。金屬板料的超塑性脹形可以通過介質(zhì)壓力進(jìn)行自由脹形或在模具中脹形。脹形過程是先把毛坯壓緊于模具上，然后在毛坯的一面施加氣體壓力，使毛坯未壓住部分變形，其原理見圖1。在用脹形工藝加工半球形件的過程中，主要存在以下的問題：由于頂點(diǎn)到壓邊圈之間的材料處于平面應(yīng)力和平面應(yīng)變的中間狀態(tài)，因此，材料受力是不均勻的，變形程度也不均勻。其次壓邊圈附近的材料是純平面應(yīng)變狀態(tài)，彎曲效應(yīng)不能忽略。毛坯被壓邊圈壓緊地方的材料在拉力和彎矩的作用下，仍然會(huì)發(fā)生材料流動(dòng)，局部變薄若要使材料在半球形凹模中成形，材料必然會(huì)與模具壁產(chǎn)生摩擦，摩擦力會(huì)影響材料的厚度分布。
超塑性脹形一般是在高溫密閉環(huán)境中進(jìn)行，材料各處應(yīng)變速率分布復(fù)雜，成形過程實(shí)時(shí)檢測(cè)困難。特別是零件形狀復(fù)雜時(shí)，工藝參數(shù)很難通過簡(jiǎn)單的解析計(jì)算得到。有限元方法可以仿真超塑性成形過程中的形狀變化和應(yīng)力應(yīng)變變化等情況，預(yù)測(cè)零件壁厚最終分布和優(yōu)化壓力一時(shí)間曲線。通過有限元法可以定量精確分析出各成形參數(shù)，減少大量試驗(yàn)，節(jié)約試驗(yàn)成本。因此，作者對(duì)鋁一鎂一銳合金超塑性脹形工藝進(jìn)行了有限元分析。
【結(jié) 論】
（1）正反向脹形可以降低板料的最大厚度減薄率，使得成形件的厚度分布更均勻，增大變形程度，可以成形更為復(fù)雜的零件。
（2）增加背壓可以降低成形件的空洞率，增加變形程度，成形件滿足一定的力學(xué)要求。
（3）借助有限元模擬可以更進(jìn)一步的優(yōu)化成形參數(shù)，指導(dǎo)試驗(yàn)從而得到滿足種種要求的零件。
以下是正文：
