鑄態(tài)7075鋁合金筒形件強力熱反旋基于擴徑的成形極限研究.pdf

1、鑄態(tài)7075鋁合金所具有的低密度、高比強、耐高壓、耐腐蝕等優(yōu)點，已成為近年來研究較多的難成形材料之一。筒形件強力熱反旋成形，不僅可以有效地減小零件的設計壁厚、減輕重量、提高疲勞性能，而且可消除鑄造缺陷、細化晶粒提高塑性，已成為鑄態(tài)7075鋁合金筒形件成形的最有效的方法之一。然而，鑄態(tài)7075鋁合金筒形件在強力旋壓過程中經(jīng)常出現(xiàn)的擴徑，是旋壓中的重要缺陷之一，嚴重影響旋壓件成形質量和成形精度的提高。因此，本文基于ABAQUS有限元仿真平臺

2、建立并優(yōu)化了相關有限元模型，研究了工藝參數(shù)對筒形件擴徑度的影響規(guī)律，并獲得了筒形件各道次強力熱反旋過程的最優(yōu)工藝參數(shù)和基于擴徑的成形極限。本文主要研究內容與研究結果如下：
　?。?）基于ABAQUS/Explicit平臺，解決了有限元建模過程中的關鍵技術（如旋輪參數(shù)的選擇，高溫條件下鑄態(tài)7075鋁合金材料本構的建立，接觸條件、加載條件和網(wǎng)格劃分的建立），建立了符合實際且穩(wěn)定的鑄態(tài)7075鋁合金多道次強力熱反旋有限元模型，并通過實驗

3、驗證了所建立模型的可靠性。
　?。?）基于所建立的有限元模型，研究了工藝參數(shù)（旋輪進給速度、各道次減薄量、芯模溫度、芯模轉速、芯模與筒形件間摩擦和旋輪與筒形件間摩擦）對筒形件擴徑度的影響規(guī)律，結果表明：隨著旋輪進給速度的增大，前三道次的擴徑度隨之增大，第四道次的擴徑度先減小后增大；隨著各道次減薄量的增加，擴徑度都基本表現(xiàn)出增長的趨勢；各道次的擴徑度隨著芯模溫度的升高都呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢；隨著芯模轉速的增加，第一道次和第四道次的

4、擴徑度隨之先減小后逐漸增大，第二道次和第三道次的擴徑度變化并不明顯；隨著芯模與筒形件間摩擦系數(shù)的增大，第一道次和第二道次的擴徑度呈現(xiàn)先減小后逐漸增大的趨勢，而第三道次和第四道次的擴徑度出現(xiàn)增大的趨勢；旋輪與筒形件間摩擦的增大對各道次擴徑度影響較小。基于上述研究，得到各工藝因素的最佳取值范圍。
　?。?）采用有限元模擬、正交試驗與響應面法建立了工藝參數(shù)與擴徑耦合關系模型，從而得出各個道次基于擴徑的最優(yōu)工藝參數(shù)值為：第一道次旋壓成形過

5、程的最優(yōu)工藝參數(shù)為減薄量為2.522mm，芯模溫度為276.3℃，旋輪進給速度為0.521 mm/s；第二道次旋壓成形過程的最優(yōu)工藝參數(shù)為減薄量為1.757mm，芯模溫度為214.8℃，旋輪進給速度為0.726mm/s；第三道次旋壓成形過程的最優(yōu)工藝參數(shù)芯模與筒形件間摩擦系數(shù)為0.079，芯模溫度為138.7℃，減薄量為1.478 mm；第四道次旋壓成形過程的最優(yōu)工藝參數(shù)為芯模轉速為3.864r/s，芯模溫度為108.3℃，芯模與筒形件

6、間摩擦系數(shù)為0.061。
　　（4）基于上述耦合關系模型，建立了各道次基于擴徑的成形極限預測模型，并研究了擴徑度影響顯著因素對擴徑成形極限的影響規(guī)律：第一道次的成形極限隨著旋輪進給速度的增大，呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；第二道次的成形極限隨著旋輪進給速度的增大先減小后增大，隨芯模溫度的增大而增大；第三道次的成形極限隨著芯模溫度的增大而減小，隨芯模與筒形件間摩擦系數(shù)的增大而增大；第四道次的成形極限隨著芯模溫度的增大而增大，隨芯模與筒形件