2198铝锂合金充液拉深成形模拟及试验研究

通过有限元模拟2198铝锂合金斜面筒形件的充液拉深过程,结合实验对其塑性变形规律进行研究。研究结果表明：在板料充液拉深过程中,合适的液池溢流压力是关系到充液拉深能否成功;压边间隙影响零件的减薄率;合适的预胀压力可减小零件厚度减薄率,能够获得壁厚相对均匀,成形质量较好的零件。     

2198铝锂合金充液拉深成形的本构模型及数值模拟

为建立能准确描述2198-T3态铝锂合金充液拉深成形的本构模型并合理制定成形工艺参数,采用单向拉伸实验测定2198-T3态铝锂合金0°、45°、90°方向的真实应力-应变曲线,并通过不同本构方程拟合材料变形抗力曲线。结果表明,具有初始屈服应力的幂函数本构方程对板材不同方向的试验数据拟合较好;2198-T3态铝锂合金板材塑性应变比r为0.931,具有良好的拉深性能;采用DYNAFOM有限元分析软件对充液拉深成形过程进行数值模拟,并对获得的成形性能参数进行验证。     

2198铝锂合金板材温热成形极限实验研究

采用化学腐蚀网格法,通过刚模胀形实验和网格应变测量分析系统,研究了2198铝锂合金板在温热状态下的成形性能,获得了不同温度下的成形极限图。结果表明,温度显著影响2198铝锂合金板的成形极限曲线,随着温度的升高,合金成形极限曲线逐渐上升,合金塑性成形性能增强。同时,建立了不同温度下2198铝锂合金板成形极限的计算模型。     

铝锂合金的温热拉深成形性能

在数值模拟研究压边力、毛料直径、凸凹模圆角半径、变形温度等对5A90铝锂合金板材拉深成形影响的基础上,采用正交试验设计方法对拉深成形工艺参数进行优化设计,并进行相应的拉深成形试验。研究表明,变形温度对拉深成形影响最显著,其次是毛料大小的影响,而变形速度和压边力的大小对拉深成形影响较小。通过对试验结果的计算、分析和总结,获得了5A90铝锂合金板材拉深成形的最佳工艺参数组合,在最佳工艺参数条件下,铝锂合金的极限拉深系数达到了0.45。     

充液成形装置及锥形件充液拉深成形研究

介绍了作者研制的充液成形装置 ;使用此装置研究了充液成形过程中压边力和液池压力对圆锥形零件成形结果的影响并实现了此种零件的大拉深比单工步成形     

磁力泵隔离套充液拉深成形模拟分析

运用板料成形有限元软件,对磁力泵隔离套零件的充液拉深成形过程进行模拟,获得成形后的零件成形极限图(FLD)和侧壁厚度分布图,研究了在确定的压边力、凹凸模圆角半径和摩擦系数下,液室压力、压边间隙对零件成形质量的影响规律。研究表明,当液室压力为40 MPa时,侧壁厚度分布范围在0.932~1.027 mm之间;压边间隙为1.08 mm时,零件的侧壁厚度最大减薄率为8.8%;通过控制液室压力为40 MPa、压边间隙为1.08 mm时,试验件壁厚均匀、减薄率低,获得较佳的成形效果,试验结果也进一步验证了结论的有效性。     

防锈铝的充液拉深

根据模具几何特征，通过建立流体力学模型描述液体对板料单元的动态影响，结合有限元数值模拟技术对塑性差、难成形材料防锈铝LF6的充液拉深进行数值模拟，并进行实验研究，得到了防锈铝充液拉深合理工艺参数。结果表明，充液拉深流体压力作用与板料成形相结合进行数值模拟分析的方法是正确的，采用充液拉深工艺可以有效提高塑性差、难成形材料LF6的成形极限，拉深比可达到2．4。     

圆筒形件充液拉深成形精度

本文系统地研究了平底和球面圆筒形件充液拉深成形精度。充液拉深成形中，由于高压液体紧紧将毛坯贴向凸模表面，因而零件具有良好的贴模性并能获得很高的内径精度。同样，由于液压的施加在凸模圆角和压边圈之间产生与凸模运动方向相反的局部胀形，减小了凸模圆角处的弹复，提高了侧壁及球面件底部的形状冻结性。但是，平底零件的底面形状因液压的施加而使形状冻结性不好，平面度降低。     

铝镁合金双路径加载充液拉深成形的数值模拟

针对铝镁合金等低塑性板材的成形需要,提出了带主动径向加压的双路径加载充液拉深技术。应用数值模拟的方法,采用大型非线性动力显式分析软件ETA／Dynaform5．5,对5A06铝镁合金平底筒形件的双路径加载充液拉深成形过程进行研究,讨论液室压力变化对零件成形性的影响,以零件成形最终壁厚分布为评定标准,分析不同径向压力加载路径对成形质量的影响。模拟结果表明,采用合理的液室加载曲线,并配合20-45MPa的主动径向压力,可有效地提高铝镁合金平底简形件的成形极限,拉深比可达到3．1。     

2198铝锂合金的熔炼、轧制和热处理

铝锂合金具有高比强度和高比模量等优点,广泛应用于航空领域。本文系统研究了2198铝锂合金的制造工艺,成功制备了性能优越的板材,为其工业生产提供了理论依据。采用真空感应熔炼法制备了2198铝锂合金铸锭,均匀化处理后,利用多道次热轧将铸锭轧制为板材,经过固溶、淬火、预变形、自然时效和人工时效处理,板材沿轧制方向的抗拉强度高达486MPa。人工时效过程中析出的T1时效相（Al2CuLi）,不仅能明显提高板材强度,而且有利于弱化其各向异性。     

1420铝锂合金板材成形性能试验研究

通过试验，分析了1420铝锂合金板料的两种不同热处理状态下的冷成形性能，得出相关的数据和结论，对这种板材冷成形具有一定的指导意义。     

抛物线零件充液拉深成形应力分析

在充液成形实验的基础上，对抛物线形零件的变形和各变形区的应力分布做了理论上的分析，为进一步进行充液成形研究提供理论参考。     

板液压成形及无模充液拉深技术

板液压成形技术是液压成形技术中重要的一类 ,广泛地应用于宇航、汽车等工业领域。近年来由于新材料和复杂几何形状零件的不断出现 ,更加突出此种技术的关键性。本文就板液压成形技术原理、数值模拟技术和分类进行了研究 ,探讨了此种技术将来的发展 ,介绍了基于板液压成形技术的无模充液拉深技术 ,利用实验和数值模拟技术对此技术进行了分析 ,验证了此项技术的可行性 ,并取得了较好的结果     

充液拉深对覆盖件成形性能影响的数值模拟

利用板料成形数值模拟技术比较覆盖件成形的常规拉深工艺和充液拉深工艺，得出了充液拉深的优势。提供了用商品化的板料成形有限元分析软件模拟充液拉深工艺的具体实施方法。     

时效成形工艺参数对搅拌摩擦焊对接2198铝锂合金回弹的影响

针对2198铝锂合金搅拌摩擦焊对接蒙皮开展时效成形工艺试验,研究时效时间、时效温度、弹性预弯量等工艺参数对回弹规律的影响。结果表明,回弹率随时效时间增加而降低,随时效温度升高而下降,随预弯半径增大而增加。并通过正交多项式回归分析,建立了时效成形工艺参数与回弹的函数关系。     

2198铝-锂合金在Falcon9火箭中应用

Airware 2198铝-锂合金是原加拿大铝业公司(2008年与力拓公司合并,组成力拓加铝公司,但仍以"加铝"名义进行经营活动)研发的一种航空航天器合金,2005年定型并在美国铝业协会(AA)注册,其注册成分     

2198铝锂合金对时效温度敏感性及其析出行为

通过拉伸测试和透射电镜分析,研究了不同时效温度下2198铝锂合金组织和性能的变化。结果发现:在峰时效之前的小温度区间内,2198铝锂合金对时效温度非常敏感,经淬火变形后在150~170℃下时效14 h,随温度的升高,强化效果显著增加,延伸率降低;观察到的2198合金的析出相相主要是δ′、θ′、β′/δ′、T1、σ相。不同时效温度下得到的析出相的种类和形貌不同,160℃以下时效,析出相以δ′、θ′、β′/δ′为主,160℃以上,以T1、σ相的为主,多种相复合强化。时效过程中析出相的种类和含量的变化是该合金力学性能对时效温度敏感的本质原因。     

双向充液变薄拉深试验及理论分析

提出了种称为双向充液变薄拉深的工艺方法,从理论上推导出变薄成形极限计算式,并采用三种毛坯进行了双向充液变薄拉深度试验。当液压达１２０ＭＰａ时,车削软铝毛坯的极限变薄拉深系数由０．５减小到０．３;二次拉深毛坯的极限变薄拉深系数由０．６减小到０．４５;二次拉深化退火毛坯的极限变薄拉深系数由０．６减小到０．４。     

径向压力辅助充液拉深锥形杯的工艺窗口图（英文）

起皱和破裂是锥形杯成形过程中的主要缺陷。径向压力辅助充液拉深是一步成形筒形件的板材液压成形技术。获得了径向压力辅助充液拉深Al1050-O、纯铜和DIN1623 St14钢板的工艺窗口图。该工艺窗口图可快速评估板材液压成形零件的可制造性。采用有限元方法对径向压力辅助充液拉深进行模拟,并研究压力路径和原始材料及其厚度的影响。通过实验对模拟结果进行验证。结果表明:对于初始厚度较薄和强度较高的板材,其成形性更好,最终产品的的厚度分布也更均匀。所得工艺窗口图可以预测在不同加载路径下合适的加工区间以及破裂或起皱的可能性。     

航空铝锂合金热成形研究进展

与传统铝合金相比,铝锂合金拥有更低的密度、更高的比强度、更好的耐腐蚀性,在航空、航天和航海领域得到了广泛应用。铝锂合金的优异性能归因于在铝基体中添加元素锂。但铝锂合金存在常温延伸率低、回弹大和各向异性强等问题,这些问题严重限制了铝锂合金的应用。为解决铝锂合金常温成形性差的问题,国内外学者针对铝锂合金热成形工艺开展了大量研究。本文首先介绍铝锂合金的发展,随后基于基础实验、失稳理论以及损伤理论三个方面介绍铝锂合金热成形研究进展,了解铝锂合金高温宏微观变形机理以及损伤演化规律,从而实现铝锂合金零件在高温条件下成形成性一体化控制;最后对航空铝锂合金热成形的发展趋势进行了展望。本文可为航空铝锂合金材料热成形生产工艺的制定提供一定的理论参考。