鋁合金板溫成形接觸和摩擦問題的研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問題的日益尖銳,全球各大汽車制造商都加快了對車輛輕型化的研發(fā),而車輛輕型化中一個很重要的內(nèi)容就是車身零件的輕量化。由于鋁合金板的強度和鋼板相當,而比重只有鋼板的1/3,因此已經(jīng)開始被用來制造汽車覆蓋件。鋁合金板的塑性差,在常溫下難以成形,為了提高鋁合金板的成形性能,常常需采用溫成形工藝。在鋁合金板溫成形過程中,摩擦和潤滑狀態(tài)對成形的質(zhì)量有著重要的影響,對其摩擦和潤滑進行研究是目前亟需研究的課題。本文結(jié)合通用汽車-中國材料及

2、摩擦學研究聯(lián)合體資助的研究項目,對鋁合金板溫成形過程中板料與模具的接觸和摩擦進行了理論與實驗的研究,建立了板料與模具表面基于分形理論的接觸模型和不同潤滑狀態(tài)下的摩擦模型,并對成形過程中不同變形區(qū)域的摩擦系數(shù)進行了實驗測定。
　　為了研究鋁合金板與模具表面的接觸摩擦規(guī)律,首先必須對其表面形貌有充分的了解。本文利用AF-LI型表面輪廓測量儀對5182鋁合金板和模具的表面進行了測量,獲得了其表面形貌數(shù)據(jù),采用尺度獨立的分形參數(shù)對板料表面

3、進行了表征,建立了基于分形理論的鋁合金板表面形貌模型?；诜中螀?shù)所建立的表面形貌模型不受表面輪廓測量儀器分辨率和取樣長度的影響,其表征具有唯一性,因而比傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計分析的模型更為合理。
　　在表面形貌模型的基礎(chǔ)上,建立了鋁合金板與模具的彈塑性分形接觸模型,該模型將模具視為剛性體,給出了板料與模具接觸面的尺寸分布規(guī)律和實際接觸面積的計算方法,描述了實際接觸面積與法向載荷的關(guān)系。
　　摩擦和潤滑狀態(tài)是影響鋁合金板溫成形的關(guān)鍵

4、因素之一,本文分析了鋁合金板在成形過程中的摩擦潤滑狀態(tài),得出了板料和模具之間處于邊界潤滑摩擦或混合摩擦狀態(tài)的結(jié)論,并建立了不同潤滑條件下的摩擦模型,結(jié)合由分形接觸模型計算得到的真實接觸面積,對不同接觸載荷下的摩擦系數(shù)進行了理論計算。
　　在對鋁合金板成形過程中的摩擦開展實驗研究時,本文針對現(xiàn)有的板料成形摩擦測試方法中存在的實驗條件與成形工藝實際狀況不一致、測量結(jié)果與真實情況偏差大的問題,提出了鋁合金板溫成形中測量凹、凸模圓角處和拉