【摘 要】
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在低碳节能的背景下,近年来国内板类零件成形正向着轻量一体化以及减少能源消耗方向发展。铝合金板材拥有良好比强度、优异的耐腐蚀性、出色的成形表面质量等优点被广泛应用于汽车、光伏储能、轨道交通等工业领域,其中轻质铝合金已成为工业设备轻量化技术中最理想的材料之一。然而由于轻质铝板塑性低、成形差,通常采用软模介质成形方法,但因采用刚性压边装置,一方面当压边区板料与变形区形状差异较大以及板料流动阻力增加时,易
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在低碳节能的背景下,近年来国内板类零件成形正向着轻量一体化以及减少能源消耗方向发展。铝合金板材拥有良好比强度、优异的耐腐蚀性、出色的成形表面质量等优点被广泛应用于汽车、光伏储能、轨道交通等工业领域,其中轻质铝合金已成为工业设备轻量化技术中最理想的材料之一。然而由于轻质铝板塑性低、成形差,通常采用软模介质成形方法,但因采用刚性压边装置,一方面当压边区板料与变形区形状差异较大以及板料流动阻力增加时,易发生起皱、破裂缺陷现象,不利于提高板材成形性。另一方面,软模介质成形采用气体、液体、固体颗粒或黏性介质等材料作为传力介质,成形模具结构复杂,且密封处易受污染。针对上述问题,基于固态介质的成形工艺方法,提出了一种利用低熔点合金介质热敏感的特性,通过温度控制其流变行为,改变板材压边区流动状态,同时可实现板材的无压边成形方法。主要工作内容和结论如下:(1)以5052铝合金曲面件为目标结构件,采用低熔点合金作为传力介质,研究低熔点合金介质压力成形下轻质铝板的成形性,比较了不同介质厚度、冲压速率、流变强度以及摩擦力下的板材成形过程。(2)针对模拟中因拉格朗日型网格出现的网格畸变导致的问题,采用了欧拉(CEL)耦合分析方法进行试验和模拟计算,CEL耦合方法更加贴合试验数据,除了准确模拟板材连续成形过程的变化动态,还能够在不进行试验的情况下先通过模拟计算后再进行试验,减少了试验次数。(3)讨论了不同试验参数下低熔点合金辅助成形对板材成形性的影响。在低熔点合金介质压力成形过程中,靠近板材中部区域等效应变值较大,上层板内径增大,低熔点合金介质与板材上部的接触面积减小,其切向应力也减少;低熔点合金介质厚度(H)直接改变了板材的径向受力状态,H=10mm下的板材最大应力区域先开始增多,H=12mm下的板材最大应力区域明显稀疏。通过对比分析模拟件和试验件的厚度分布,可以看出,板材在支撑区向介质流动区过渡时,受双向拉应力和切向应力影响,会过渡减薄,发生破裂,H=12mm,D=30mm时,减薄率为8%,减少了低熔点合金介质对板材的切向应力,从而抑制了破裂。
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