高精度鋁合金矩形管冷拉拔成形中的內(nèi)表面粗糙度研究.pdf

1、高精度鋁合金矩形管是微波傳導(dǎo)的主要介質(zhì),廣泛應(yīng)用于電子、導(dǎo)航、通訊等領(lǐng)域。由于使用環(huán)境的特殊性,鋁合金矩形管除了需要具備很高的形狀和尺寸精度外,其內(nèi)表面粗糙度也有著近乎苛刻的限定。目前可以制備滿足尺寸、形狀精度要求的成品管,但其內(nèi)表面粗糙度與實際使用仍存在一定的差距。
　　本文首先對尺寸規(guī)格為91.62×48.26×2.05mm的Al6061矩形管宏觀拉拔工藝過程進行有限元分析,然后基于晶體塑性理論,依據(jù)宏觀分析結(jié)果對成品管的特定

2、部位進行細(xì)觀有限元分析。宏觀分析與細(xì)觀分析相結(jié)合的方法,為解決鋁合金矩形管拉拔過程中的內(nèi)表面粗糙度問題提供了一條新的途徑。然而由于拉拔過程中的材料變形情況十分復(fù)雜,不利于分析單個因素對表面粗糙度的影響,因此本文從簡單塑性變形過程(如:單向拉伸)出發(fā),研究各因素對塑性變形后的表面粗糙度演變的影響,為今后解決矩形管內(nèi)表面粗糙度問題提供理論依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)矩形管的成形特點,確定三道次拉拔成形方案,并對其成形過程進行

3、宏觀有限元分析。將有限元分析結(jié)果與生產(chǎn)試驗結(jié)果進行比較以驗證模擬的有效性。⑵由于第三道次拉拔直接決定了成品管的尺寸精度、形狀精度和內(nèi)表面質(zhì)量,因此選取第三道次的幾個特殊位置(長邊、短邊的中點帶臺階處和長邊、短邊的端部不帶臺階處)提取邊界條件,進行細(xì)觀有限元分析?？紤]到測量誤差、粗糙度參數(shù)表征體系間的差別以及模型的簡化,模擬與生產(chǎn)試驗中得到的表面粗糙度基本吻合,檢驗了宏-細(xì)觀耦合分析拉拔過程中粗糙度演變的可行性。⑶在單向拉伸條件下,對不同

4、初始粗糙度和初始晶粒直徑的模型進行了模擬分析。結(jié)果表明,在均勻塑性變形階段,初始粗糙度值越大,拉伸變形量對最終的粗糙度影響越小;晶粒尺寸越細(xì)小,材料的變形越均勻,塑性變形后的表面粗糙度值也越低。⑷分析了不同取向和織構(gòu)類型的模型,發(fā)現(xiàn)塑性變形后表面形貌與取向存在直接的聯(lián)系,相同的變形條件下,不同的取向和織構(gòu)的變形難易程度并不一致。沿RD方向拉伸時,立方織構(gòu)與戈斯織構(gòu)更容易獲得粗糙度較低的表面,這與織構(gòu)在變形條件下的泰勒因子有關(guān)。⑸對混合了

5、立方織構(gòu)和隨機織構(gòu)的模型進行了分析。結(jié)果表明,拉伸變形后的表面粗糙度與立方織構(gòu)的強度有關(guān),立方織構(gòu)強度越高,變形后的表面粗糙度越低。⑹分析了模具對塑性變形后表面粗糙度的影響。塑性變形后的表面粗糙度隨著材料減薄量的增加而降低,當(dāng)減薄量達(dá)到某一值后,變形后的表面粗糙度基本保持不變。這說明了模具對塑性變形后的表面存在一定的“壓平”作用。⑺對不同初始粗糙度、晶粒尺寸和晶粒取向的Al6061的板材進行了單向拉伸實驗。對比了實驗結(jié)果與相應(yīng)的模擬結(jié)果