AA5052铝合金变截面管侧壁开孔电液成形工艺研究

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变截面管作为一种常见的零件结构广泛应用于机械制造行业,但大尺寸铝合金变截面管的室温成形一直是棘手的问题。电液成形是一种基于液电效应的高速率成形技术,通过侧壁开孔布置电极的方案能在室温下成形大尺寸直管。本文以AA5052-O态铝合金管为研究对象,从数值模拟、单特征成形、组合特征成形等方面对变截面管侧壁开孔电液成形技术进行探究。首先,通过LS-dyna商业软件建立电液成形仿真模型,在与预实验对标后,探究得到了单特征侧壁开孔电液成形的一般规律。在成形过程中,管坯变形程度在周向上趋于一致。椭圆变截面成形时最大应力出现在工艺孔附近,方形变截面成形时最大应力出现在截面圆角处,且最大变形速率出现位置与最大应力位置相同。其次,分别针对椭圆截面和方形截面进行单特征电液成形试验。探究不同电参数对成形效果的影响,基于径向贴模性、轴向贴模性、壁厚减薄三个方面进行对成形效果进行评价。得到了椭圆截面单特征成形贴模放电电压和方形截面单特征成形贴模放电电压,且随着能量增加,贴模性变好。同时测量了两种单特征截面不同电压下成形时的壁厚减薄情况,发现壁厚减薄程度与管坯变形程度相关,管坯变形越大,壁厚减薄越严重。最后,针对双特征组合管件引入能量密度,设计了不同能量分配方案,并进行工艺试验。结果证明即使总能量相同,能量分配方案不同也会影响成形效果,当满足小变形特征贴模后,其余能量集中用于大变形特征更能保证整体的成形性。由于经历两次放电,组合特征管的硬度提升明显。且经由电液成形后的管件细碎晶粒更多。
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