汽車用輕量化鋁合金板材溫成形極限研究.pdf

1、現(xiàn)代汽車技術的三大發(fā)展主題為安全、節(jié)能、環(huán)保。為應對這一發(fā)展趨勢，汽車輕量化技術應運而生，而車身材料的輕量化是推動汽車輕量化的關鍵。材料的成形性技術則是材料輕量化的一個重要課題。選用包括鋁合金在內的新型輕質材料可實現(xiàn)減小汽車自身重量，以達到節(jié)能的目的。因此鋁合金的成形技術具有廣闊的技術發(fā)展和實際應用前景。鋁合金具有較高的比強度、良好的耐蝕性、可焊性、可回收性;但其冷成形性能、塑性性能相對較差。提升成形溫度可使其塑性提高、形變抗力降低，因

2、此鋁合金溫成形技術應運而生。
　　汽車車身用鋁合金板材的溫成形是一個涉及到熱、力、微觀等多參數(shù)耦合的非線性過程，其溫沖壓工藝的應用受到材料力學性能與微觀組織結構、沖壓工藝參數(shù)與模具形狀設計等條件的限制。在金屬板材的塑性成形中，成形極限圖(Forming limit diagram-FLD)是判斷其成形成功與否的一個重要判據(jù)。針對特定材料的FLD的實驗獲取方法比較復雜且如加載路徑、應變速率、成形溫度等的影響因素眾多。盡管國內外諸多學

3、者已對高強鋼、鋁合金等輕量化材料在室溫下的FLD進行了大量的研究，然而，對鋁合金板材在溫成形條件下成形極限圖的研究還鮮有涉及。有鑒于此，本文以汽車車身用輕量化6000系Al-Mg-Si合金為研究對象，圍繞其在溫成形溫度范圍內的材料本構關系、屈服準則及各向異性特性，對其溫熱成形極限圖(TFLD，Thermal Forming Limit Diagram)的試驗獲取方法、理論預測及其在溫成形條件下的有限元數(shù)值仿真和鋁合金溫沖壓成形的界面熱接

4、觸特性等進行了實驗與理論研究。
　　首先進行了25～400℃不同溫度、兩種不同應變速率下的6061-T6鋁合金板材單向拉伸試驗，獲得了6061-T6鋁合金板材在溫成形溫度范圍內的熱力特性，根據(jù)試驗結果建立了考慮溫度的6061-T6鋁合金板材的塑性本構方程及各向異性屈服函數(shù);繼而通過半球形剛性凸模脹形試驗法獲得了6061-T6鋁合金板材在溫熱狀態(tài)下的成形極限圖;以試驗數(shù)據(jù)所得材料參數(shù)，基于M-K凹槽理論建立了理論預測的6061-T6