7075鋁合金筒形件多道次強(qiáng)力熱反旋不均勻塑性變形鼓包的研究.pdf

1、大型整體高強(qiáng)鋁合金薄壁筒形件具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕強(qiáng)等特點，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。多道次強(qiáng)力熱反旋是加工此類筒形件的主要方法之一。然而在多道次強(qiáng)力熱反旋過程中材料要經(jīng)歷多場、多因素耦合下復(fù)雜的不均勻塑性變形。在旋壓過程中如果工藝參數(shù)控制不當(dāng)，就會導(dǎo)致鼓包、擴(kuò)徑、開裂、橢圓等缺陷的出現(xiàn)，使筒形件成形質(zhì)量難以控制。為此，本文采用有限元數(shù)值模擬為主，結(jié)合實驗和理論，對7075鋁合金薄壁筒形件多道次強(qiáng)力熱反旋成形中不均勻塑性變形行為及導(dǎo)致

2、的鼓包進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要的研究內(nèi)容和成果如下：
　　1)解決了建模所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，基于Abaqus/Explicit有限元平臺，建立了既符合實際又兼顧計算效率的筒形件多道次強(qiáng)力熱反旋三維彈塑性有限元模型，并通過實驗研究驗證了所建立的有限元模型的可靠性。
　　2)基于驗證的有限元模型，系統(tǒng)地研究了7075鋁合金筒形件多道次減薄過程中的不均勻塑性變形行為及鼓包的變化特征，研究發(fā)現(xiàn)：旋壓區(qū)溫度最高，已旋區(qū)在軸向和徑向上都存在

3、溫度梯度，內(nèi)層金屬溫度稍高于外層，并隨著道次的增加溫度梯度變得不明顯。等效應(yīng)力在旋輪作用處最大，并從外到內(nèi)呈減小趨勢；在軸向上，成形區(qū)工件內(nèi)壁受壓應(yīng)力作用，旋輪前材料受拉應(yīng)力作用，工件根部受壓應(yīng)力作用；在切向上，旋壓區(qū)和靠近旋壓區(qū)的成形區(qū)受壓應(yīng)力作用，其余區(qū)域大部分受拉應(yīng)力作用；在徑向上，已旋區(qū)應(yīng)力曲線在零值上下呈波浪形分布。等效應(yīng)變最大值出現(xiàn)在旋輪后方，工件內(nèi)層徑向、軸向應(yīng)變大于外層，周向應(yīng)變較小，最大軸向應(yīng)變出現(xiàn)在倒角根部。隨著道次

4、增加，鼓包出現(xiàn)的時間提前，鼓包一般出現(xiàn)在工件端部和旋輪后方，又以旋輪后方最為嚴(yán)重。
　　3)研究了芯模預(yù)熱溫度、旋輪進(jìn)給速度、芯模轉(zhuǎn)速、旋輪與工件間摩擦、芯模與工件間摩擦等工藝參數(shù)對多道次強(qiáng)力熱反旋中鼓包的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)隨著芯模預(yù)熱溫度升高，鼓包高度先減小后增大；隨著進(jìn)給速度增大，第二、三道次鼓包高度呈增大趨勢，第四道次鼓包高度先增大后減??；旋輪與工件間摩擦對第二、三道次鼓包高度影響不大，對第四道次鼓包高度有較大影響；隨著道次增加