AA5083管材顆粒介質(zhì)脹形工藝分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、由于汽車和航空航天工業(yè)的快速發(fā)展，管件內(nèi)高壓成形技術(shù)已引起了極大關(guān)注，并且成為空心結(jié)構(gòu)件重要的制造工藝。輕合金具有低密度和高強(qiáng)度等一系列優(yōu)良的材料特性，在汽車和航空航天工業(yè)中的應(yīng)用可提高燃油經(jīng)濟(jì)性和減少環(huán)境污染。
　　本文選用不可熱處理強(qiáng)化型 AA5083鋁合金板材作為原始研究材料，通過(guò)熱單向拉伸試驗(yàn)建立了包含溫度和應(yīng)變速率影響的材料本構(gòu)關(guān)系，運(yùn)用M-K理論，建立了不同溫度下材料的理論成形極限曲線，并對(duì)板材的斷口形貌進(jìn)行觀測(cè)，分析

2、了板材的斷裂失效機(jī)理，并確定管材最佳脹形工藝溫度為T=190℃；在最佳脹形工藝溫度條件下，通過(guò)焊接管材的熱環(huán)向拉伸試驗(yàn)、焊接區(qū)硬度和金相試驗(yàn)，研究了焊接區(qū)對(duì)管材性能的影響。根據(jù)熱態(tài)顆粒介質(zhì)管材內(nèi)高壓脹形工藝特征，設(shè)計(jì)了熱態(tài)下顆粒介質(zhì)與板材的外摩擦系數(shù)試驗(yàn)、熱態(tài)下顆粒介質(zhì)側(cè)壓應(yīng)力系數(shù)試驗(yàn)、熱態(tài)下顆粒介質(zhì)傳壓性能試驗(yàn)，并建立了不同溫度、壓頭力和不同邊界條件下顆粒介質(zhì)傳壓理論(徑向壓力分布)模型。
　　以管材自由脹形和六邊形脹形為例，分

3、析了自由脹形區(qū)頂點(diǎn)、自由脹形區(qū)任意點(diǎn)、六邊形圓角區(qū)和直壁段應(yīng)力應(yīng)變特征。建立了自由脹形區(qū)頂點(diǎn)、自由脹形區(qū)任意點(diǎn)、六邊形圓角和直壁段塑性力學(xué)模型。獲得了在非均勻內(nèi)壓下，管材自由脹形最高點(diǎn)和脹形區(qū)任意點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變、厚度解析計(jì)算方法，以及整個(gè)脹形過(guò)程中的管端縮料量隨脹形直徑的變化關(guān)系；導(dǎo)出了六邊形不同脹形圓角直徑下圓角區(qū)和直壁段厚度分布計(jì)算模型。
　　建立了最佳脹形工藝溫度條件下管材熱態(tài)NMG介質(zhì)仿真模型，分析不同壓頭力和管端進(jìn)給量所

4、組成的加載路徑對(duì)管件壁厚、脹形輪廓、管端縮料量和特征點(diǎn)的主應(yīng)變路徑等技術(shù)指標(biāo)的變化規(guī)律，并進(jìn)行了相應(yīng)的工藝驗(yàn)證試驗(yàn)。在不同加載路徑下實(shí)測(cè)管件壁厚和脹形區(qū)輪廓與仿真結(jié)果變化趨勢(shì)相同，最大誤差小于5％，證明了最佳脹形工藝溫度條件下所建立的管材NMG介質(zhì)脹形工藝仿真模型的準(zhǔn)確性。六邊形管件壁厚的理論計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明，直壁段的壁厚分布計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的，而圓角區(qū)的壁厚預(yù)測(cè)出現(xiàn)了較大的偏差，這主要是現(xiàn)有理論分析中做出的圓角區(qū)均勻變形的假設(shè)