AZ31-AA5083雙金屬方盒件氣壓脹形-冷縮結(jié)合工藝研究.pdf

1、超塑氣壓脹形是超塑性領(lǐng)域中的典型應(yīng)用，但兩種合金板材同步氣壓脹形并通過冷縮而結(jié)合很少有人進(jìn)行研究。本課題針對(duì)AZ31鎂板和AA5083鋁板在熱脹冷縮能力上的差異性，完成了雙金屬方盒件先氣脹成形后冷縮結(jié)合的組合工藝，從有限元模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)雙金屬方盒件的氣脹-冷縮結(jié)合工藝進(jìn)行了深入探討。
　　借助MSC. Marc通用有限元軟件分別開展了結(jié)構(gòu)場(chǎng)和熱場(chǎng)的模擬。整個(gè)脹形過程可分為三個(gè)階段：自由脹形，底部貼模和充填圓角階段，各階段下，板

2、材厚度減薄最嚴(yán)重的區(qū)域從拱頂逐漸轉(zhuǎn)移至方盒件面與面相交的圓角處，最終底面圓角和拐角處減薄率為58.83％和60.18%；并借助不同模型分析了不同方盒邊長(zhǎng)和深度之比下的壁厚分布情況，模擬厚度值與實(shí)驗(yàn)值的最大相對(duì)誤差為10.92%，方盒件的最小壁厚值及其出現(xiàn)的位置由其貼模程度和模具型腔尺寸共同決定，當(dāng)邊長(zhǎng)/深度比為2.30時(shí)，底面圓角和拐角半徑為7.21mm和9.18mm，成形度較好。熱場(chǎng)模擬結(jié)果表明：原始半徑為45mm，厚度分別為1.0m

3、m的AZ31/AA5083雙金屬板從435℃的成形溫度空冷至室溫大約需要8min。
　　厚度均為1.0mm的AZ31/AA5083雙金屬方盒件氣壓脹形實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，邊長(zhǎng)56mm、深度20mm的方盒件的適宜成形溫度為435℃，加壓方式為階躍式加壓法，初始?xì)鈮?.00MPa，終了氣壓2.00MPa，每10min加壓0.25MPa；成形時(shí)間為2700s，最高應(yīng)變速率模擬范圍為2.259E-4~3.808E-4s-1，該組工藝參數(shù)可使AZ

4、31和AA5083塑性匹配、變形協(xié)調(diào)，得到底面圓角和拐角半徑為5.1mm和9.4mm的方盒件；各工藝參數(shù)值是通過對(duì)方盒件的成形度來影響厚度分布的；AZ31鎂合金成形后晶粒出現(xiàn)粗化現(xiàn)象，變形量最大處的晶粒尺寸較原始晶粒增幅約1.78倍，而較靜態(tài)退火下增幅約67%，此現(xiàn)象認(rèn)為是有變形誘發(fā)晶粒長(zhǎng)大效應(yīng)作用的結(jié)果。
　　總厚度均為1.6mm等厚度的AA5083單雙層板對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙層板的塑性低于同厚度下的單層板，板間間隙起到關(guān)鍵影響