塑性工程學(xué)報(bào)：鋁合金薄壁柱殼電磁脹形塑性失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)研究
2022-12-19【作 者】傅愛杰;付應(yīng)乾;羅震宇;董新龍
【引 言】
電磁脈沖成形(Electro}Vla}netic Forming,EMF)、沖壓等高速成形技術(shù)在金屬材料的成形中得到越來越多的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)電磁成形等高速成形技術(shù)與準(zhǔn)靜態(tài)塑性成形相比，不但成形效率大大提高，而且在高應(yīng)變率下變形，材料的成形極限也明顯提高[1-2]，即從表觀上看:高速成形條件下材料的塑性大大超過常規(guī)準(zhǔn)靜態(tài)成形情況下的塑性，工程上將這種高速率成形中出現(xiàn)的塑性增加現(xiàn)象稱為“增塑性”。一般認(rèn)為增塑性是由材料應(yīng)變率效應(yīng)及慣性效應(yīng)影響造成的。Balanethiram V S等[3-4]針對(duì)IF鋼、高導(dǎo)電無氧銅及鋁合金材料研究認(rèn)為：慣性效應(yīng)抑制缺陷、局部頸縮增長(zhǎng)對(duì)材料成形極限提高起關(guān)鍵作用。Oliveira D A等[5]發(fā)現(xiàn)在無模具的沖擊下，試樣的極限應(yīng)變與準(zhǔn)靜態(tài)差距不大，但有模具沖擊時(shí)極限應(yīng)變顯著提高，認(rèn)為成形極限增加的原因是試樣與模具沖擊作用引起的應(yīng)力狀態(tài)的改變抑制頸縮的發(fā)展。但Thomas J D等[6]的研究則認(rèn)為，即使在沒有模具的情況下，即自由成形，試樣的成形極限也有顯著提高。Zhang H等[7-10]利用高速攝像機(jī)記錄電磁加載下鋁合金、無氧銅等材料做成的環(huán)及柱殼的膨脹變形過程，發(fā)現(xiàn)電磁膨脹環(huán)試樣發(fā)生頸縮時(shí)平均應(yīng)變隨加載率提高并不明顯，而柱殼局域化現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，平均應(yīng)變隨加載率提高而明顯增大，認(rèn)為加載率對(duì)成形極限的影響是由于不同應(yīng)變率下局域化帶的形成速度不同造成，是結(jié)構(gòu)效應(yīng)。
本文采用電磁脈沖驅(qū)動(dòng)鋁合金薄壁柱殼高速膨脹實(shí)驗(yàn)。利用高速攝像機(jī)記錄試樣變形過程，結(jié)合二維數(shù)字圖像相關(guān)法(Digital Image Correlation Method Two Dimension , DIC一2D)分析試樣表面應(yīng)變場(chǎng)，探討不同加載率下，試樣變形及破壞過程，分析討論電磁成形的“增塑性”現(xiàn)象及機(jī)理。
【結(jié) 論】
本文采用電磁脈沖驅(qū)動(dòng)6063 – T6鋁合金薄壁柱殼高速膨脹實(shí)驗(yàn)，利用高速攝像機(jī)記錄試樣變形過程，結(jié)合DIC一2D方法分析試樣表面應(yīng)變場(chǎng)演化，對(duì)柱殼膨脹過程的均勻變形、不均勻分散失穩(wěn)、局域化集中失穩(wěn)到斷裂各階段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)應(yīng)變分析，結(jié)果顯示:
（1）鋁合金薄壁柱殼電磁高速膨脹成形過程，產(chǎn)生不均勻的分散失穩(wěn)時(shí)的臨界應(yīng)變與準(zhǔn)靜態(tài)相比并沒有明顯變化，而局域化頸縮帶形成時(shí)的應(yīng)變隨加載率提高顯著增大。
（2）薄壁板電磁高速脹形成形極限提高的“增塑性”主要與慣性效應(yīng)與結(jié)構(gòu)效應(yīng)相關(guān)。
以下是正文：
