论文部分内容阅读
近年来,科研人员为了响应国家的号召走保护环境、生态的可持续发展道路,提出轻量化概念并不断推进着轻量化技术的发展。铝合金作为轻合金材料的代表之一,在汽车制造产业以及航空航天领域中应用愈发广泛起来,但铝合金塑性应变比低、回弹大、杨氏模量小、加工难度高且室温成形性差等问题成为了其在轻量化道路的阻碍。本文选取6061铝合金板材作为研究对象,研究磁脉冲技术以及软模成形工艺耦合作用下是否可以有效地提高铝合金成形性,并为后续的深入探究和应用提供扎实的理论基础。通过ANSYS多物理场有限元分析软件建立6061铝合金板材磁脉冲自由胀形2D电磁-结构模型。分析驱动片上的磁通密度、磁场力和磁力线等的分布规律,获得不同放电能量下6061铝合金板材的成形过程,分析板材的变形速度、胀形高度和壁厚轮廓的变形规律,为后续的试验研究提供理论指导。磁脉冲耦合弹性颗粒介质对6061铝合金板材进行温热自由胀形试验的研究。结果发现:(1)当放电能量为唯一变量时,铝合金板材自由胀形的成形高度随放电能量的增加而提高。当放电能量为7.0KJ时,铝合金板材自由胀形的成形高度达到最大值,其中常温下板材的胀形高度为8.10mm,壁厚为0.837mm,最大主应变值为6.91%。(2)当温度变化为唯一变量时,在25～150℃范围内逐渐升温,铝合金板材自由胀形的成形高度逐渐提高。其中放电能量为7.0KJ时,自由胀形的铝合金板材达到最大成形高度11.02mm,壁厚为0.767mm,最大应变值为14.85%。(3)当冲击次数为唯一变量时,二次冲击板材胀形后的成形高度及应变都得到了进一步的提高。其中7.0KJ能量下二次冲击铝合金板材自由胀形最大成形高度为11.38mm,主应变值为12.85%,壁厚为0.79mm,说明在板材成形极限范围内多次冲击有利于提高6061铝合金板材的塑性变形性能。(4)对比分析磁脉冲耦合弹性颗粒介质驱动6061铝合金板材自由胀形的数值模拟和试验的结果,发现板材的胀形高度和壁厚等变化规律基本吻合。其中放电能量为7.0KJ时,试验与模拟的板材胀形高度分别为8.10mm、9.11mm,壁厚分别为0.837mm、0.720mm。