TC4钛合金锥形件叠层超塑成形工艺研究

为了提高锥形件超塑成形效率,提出了叠层超塑成形工艺及高温进出炉成形方案,并采用正反向超塑成形方法以提高壁厚分布均匀性。通过对超塑成形过程自由胀形阶段与贴模成形阶段进行的力学解析,得到了最佳等效应变速率条件下的气压加载曲线。以此为基础,对单层正向成形、单层正反向成形及双层正反向成形进行了920℃超塑成形实验研究。结果表明,正反向成形可显著改善锥形件壁厚均匀性。在双层正反向成形条件下,锥形件最大截面圆度为0.05 mm,最小壁厚为1.01 mm,型面尺寸及壁厚分布均满足使用要求,下层零件的壁厚均匀性较差。叠层超塑成形工艺及900℃装出炉方案可行有效,可使锥形件超塑成形效率提高1倍以上。     

基于数值模拟的AZ31心形件超塑气胀成形规律分析

采用有限元分析软件MSC.MARC,设计了20组参数组合,对AZ31镁合金心形件在不同成形温度和应变速率下的恒应变速率超塑气胀成形进行了模拟分析;同时对相同温度下不同应变速率的胀形模型和相同应变速率下不同温度的胀形模型的壁厚分布做了进一步分析,对比得到温度和应变速率对胀形件的影响规律,并对成形过程中可能出现的缺陷位置做了预测.结果表明:在温度340℃,应变速率5×10-3s-1组合下,胀形件最小壁厚具有最大值.     

5A06薄壁壳体超塑胀形过程壁厚分布规律及其控制

采用正反胀形法对薄壁壳体的壁厚分布进行了改善。首先通过数值模拟的方法,模拟了正胀形及两种不同反胀形模具气胀过程,进行了模具的设计制造;然后对正胀形及正反胀形进行了实验验证,并比较了两种不同反胀形形状对最终零件壁厚分布的影响,提出了用壁厚分布均方差判定壁厚均匀性的判据。研究表明,与正胀形相比,采用两种正反胀形法成形的零件的最小壁厚从0.69 mm增加到0.91 mm和0.89 mm,使零件的壁厚分布均方差从0.1236降低到0.0727和0.0642,证明了正反胀形法可以改善5A06铝合金壁厚分布均匀性。     

铝合金超塑性气胀成形壁厚分布工艺研究

应用MARC软件对铝合金的超塑性胀形进行仿真,分析正反向和正向超塑胀形对成形件壁厚分布以及不同变形量对胀形结果的影响,比较了2种不同胀形方式对成形件壁厚分布和成形极限的影响。结果表明,采用合理的正反胀形可以很好地改善成形件的厚度不均匀性并大大提高成形极限,实验验证了仿真和实验结果相吻合。     

TC4钛合金板材超塑性性能研究

采用最大m值法、恒应变速率法在850~910℃下测试TC4钛合金板材的超塑性性能,分析了工艺参数对TC4钛合金板材的流动应力、应变速率敏感性指数和微观组织演变的影响。结果表明:该合金的最佳超塑性变形温度在850℃左右,在该温度下的基于最大m值法、恒应变速率法拉伸的伸长率均达到了最大且分别为1031%和631%,而在850℃下最大m值法拉伸能获得材料的最佳超塑性;当变形温度为850~910℃时,最佳变形速率0.00031~0.001 s~(-1);随变形温度的升高、应变速率的降低,该合金的流动应力降低,最大为70 MPa;该合金在850℃、应变ε=0.1条件下的应变速率敏感性指数m值最大且为0.58,并随着变形温度、应变量的增加而降低:超塑性变形中其内部发生了明显的动态再结晶,温度越高,晶粒越粗大。     

多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形工艺

为研究多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形过程中成形气压加载速度对零件成形效果的影响，利用MARC有限元软件对TC4钛合金板材在应变速率为2×10^-3 s^-1条件下进行了超塑性胀形模拟，获得了气压-时间加载曲线。基于该曲线设计了3种不同成形气压加载速度曲线，并分别进行了超塑性胀形试验。试验结果表明，在3种不同成形气压加载速度条件下，气压加载速度越慢，零件成形效果越好。零件各个位置壁厚变化均匀且实际壁厚减薄趋势与模拟得到的壁厚减薄趋势大致相符，零件实际最大壁厚减薄率约为25%,满足零件使用要求。成形后的零件各变形区域的晶粒形状变化不大且均为等轴晶粒，晶粒尺寸随着板材形变量的增大而减小。     

基于液压胀形实验及增量理论构建管材本构关系

为了准确构建管材本构关系,提出一种新的依据管材液压胀形实验数据、运用增量理论构建管材本构关系的方法。通过采用三维应变测量分析系统在线实时测量管材胀形实验中胀形区的三维位移场,并通过计算获得三维应变场、壁厚减薄等,避免了对管材胀形轮廓形状的预先假设。为了验证提出方法的可靠性,将运用增量理论、全量理论及单向拉伸实验确定的管材材料参数分别用于管材液压胀形实验的有限元模拟,并将模拟得到的管材的最大胀形高度、胀形轮廓形状与实验结果进行对比。结果显示,基于增量理论法获得各项结果的偏差均最小,在6.7%范围以内,故基于增量理论的方法能更准确地预测管材材料的本构关系。     

基于BP神经网络的强力旋压成形本构关系模型

利用TLS-W50000A微机控制弹簧试验机,对不同壁厚减薄率下的锡青铜QSn7-0.2强力旋压件进行等温恒应变速率下的单向准静态拉伸试验。基于获得的试验数据,建立基于BP神经网络技术、不同壁厚减薄率下的常温本构模型。结果表明:BP神经网络本构关系模型具有很高的预测精度,可以较好地描述不同壁厚减薄率下锡青铜QSn7-0.2在拉伸变形时的应力-应变关系,为强力旋压工艺本构关系模型的建立提供了一种准确有效的方法。     

工业级5083铝合金市域车车门正反胀超塑性成形工艺

以工业级5083铝合金为研究对象,对市域车车门的铝合金外壁板的正反胀超塑性成形工艺进行了研究。对工业级5083铝合金在400～560℃,应变速率5×10~(-4)～5×10~(-3) s~(-1)下的单轴拉伸试验进行了研究,结果表明:工业级5083铝合金具有较好的高温伸长率,在480℃和10~(-3) s~(-1)条件下,最大伸长率为242%。基于高温拉伸得到的应力-应变曲线,构建了5083铝合金超塑性成形本构模型。设计了带嵌环的正反胀超塑成形凸模和凹模,通过嵌环与凸模或凹模的配合,可以实现一套模具完成左、右两侧车门的正反胀超塑成形。利用MSC.MARC软件对市域车左侧车门外壁板的正反胀超塑成形工艺进行有限元分析,选择合适的正反胀时间和压力,最薄部位位于窄侧把手与门框之间,最小厚度为2.56 mm。最后进行了左侧车门外壁板的正反胀超塑成形试验,成功地制造了表面质量良好、型面精度满足要求的左侧车门外壁板。外壁板最小厚度2.69 mm,最大减薄率为32.75%,出现在窄侧把手与门框相接位置,与模拟结果相一致。     

半球形Al-Mg-Sc合金超塑胀形壁厚分布的有限元分析

应用MARC软件对半球形Al-Mg-Sc合金的超塑胀形进行仿真,分析了正反向超塑胀形对于半球形件壁厚分布的影响,以及不同深度的凹模对胀形结果的影响。结果表明,采用合理的正反胀形可以很好地改善成形件的厚度不均匀性,试验验证了仿真和试验结果比较吻合。