兵器材料科學與工程：軸對稱超塑充模脹形有限元模擬
2023-04-21【作 者】李園春;劉馬寶;吳詩
【引 言】
由于超塑成形工藝所具 有的極大優(yōu)越性使之于宇航、電子等領(lǐng)域的應用日益廣泛并具有廣闊的前景 。但超塑成形中材料往往空洞化 ，這不但會降 低材料的成形極限，還會消弱成形零件在使用過程的機械性能[1-2]、，故而近年來對成形過程中空洞的發(fā)展及影響的研究受到很大重視。
近年來，對超塑自由脹形過程舶有限元模擬已有很多研究[3-4] ，但對超塑充模脹形，尤其是考慮空洞效應的有限元模擬尚未見國內(nèi)外報導。這可能是由于充模脹形時單元不斷貼模而使邊界條件不斷改變 ，摩擦問題難以處理從而造成計算過程不穩(wěn)定 ，難于收斂有關(guān)。此外 ，如何恰當耦合計算 空洞發(fā)展也是難點所在。
本文采用大變形剛粘塑性有限元模擬研究了軸對稱錐形模超塑脹形過程及其間空洞的發(fā)展過程 。分析了材料參數(shù) (如應變速率敏感指數(shù) )及模具幾何形狀參數(shù) (如相對高度H ／R 、模具圓角半徑r，模具傾角θ以及板料初始厚度 ，摩擦因子A )對整個充模過程及脹形件輪廓厚度不均性的影響和脹形過程中空的發(fā)展過程。所得結(jié)果對超充模脹形的理論研究和實際工藝設(shè)計 ，如合理確定模具形狀、工藝規(guī)范等均具有重要意義。
【結(jié) 論】
本文采用有限元法模擬了錐型模超塑充模脹形過程 ，研究了材料參數(shù)，模具幾何形狀參數(shù)等對脹形過程和脹形件輪廓厚度的影響和脹形過程中空洞的脹大過程 。結(jié)果表明，欲獲得最佳的厚度均勻分布。應盡量在大的值，小的摩擦，合理的模具相對高度與傾角及較大的模具圓角下脹形；為避免發(fā)生空洞型失穩(wěn)，應控制變形量及采用相應的空洞抑制方法，如改善熱處理 ，施加背壓等 。另外 ，控制變形量也是防止宏觀頸縮失穩(wěn)的要求 ?？刂谱冃瘟靠赏ㄟ^選擇最佳的模具相對高度 、圓角等模具幾何形狀參數(shù)來實現(xiàn)。
以下是正文：
