薄壁5A02鋁合金管材雙向液壓脹形研究.pdf

1、內(nèi)高壓成形工藝在管材脹形基礎(chǔ)上引入軸向力，提高了管坯的成形性。但是內(nèi)高壓成形時，管坯受較大環(huán)向拉應(yīng)力開裂仍是主要的失效形式。如果在管坯外側(cè)施加可控的外壓，則可以在管坯的外側(cè)形成三向壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高管坯的成形性。由于帶外壓管材內(nèi)高壓成形時，內(nèi)壓、外壓與軸向力三者互相耦合，變形過程復(fù)雜，因此本文首先開展了薄壁鋁合金管雙向液壓脹形研究，并進(jìn)行了恒定外壓數(shù)值下的管坯的成形實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬。
　　由于實(shí)驗(yàn)所需外壓的最大數(shù)值為100MPa，

2、需要采用增壓器進(jìn)行加載，因此首先改造了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在1000噸內(nèi)高壓成形機(jī)上外接一個增壓器，內(nèi)壓與外壓均由增壓器提供。加載時內(nèi)壓與外壓按照預(yù)設(shè)曲線同時上升，當(dāng)外壓達(dá)到設(shè)定數(shù)值后保持不變，內(nèi)壓繼續(xù)升高，直至管材發(fā)生破裂。
　　采用外徑63mm，壁厚1mm與2mm的薄壁5A02鋁合金管材進(jìn)行了雙向液壓脹形實(shí)驗(yàn)，測量了不同外壓下管材的膨脹率和壁厚分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著雙向液壓脹形實(shí)驗(yàn)中外壓數(shù)值的增大，管材的膨脹率逐漸增大，管材發(fā)生破裂時

3、的壁厚逐漸減小。壁厚1mm和2mm管材實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同，外壓對1mm管坯膨脹率的提高稍大于2mm管材的提高。
　　采用ABAQUS進(jìn)行了薄壁5A02鋁合金管材雙向液壓脹形的數(shù)值模擬，模具為剛體單元，管材為實(shí)體單元。分析了不同外壓下薄壁鋁合金管材脹形過程中的應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律以及成形后管件的外徑和壁厚分布。數(shù)值模擬結(jié)果表明相同時刻下，外壓高的管材環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力均較小。環(huán)向應(yīng)變逐漸增大，厚向應(yīng)變逐漸減小，軸向應(yīng)變?yōu)?且?guī)缀醣３植蛔?/p>