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摩擦效应对覆层板粘性介质压力成形性能影响的研究

姚永杰  
【摘要】:覆层板成形是通过改变成形板的受力状态来提高难变形板材塑性变形能力的主要方法之一。覆层板成形过程中成形板塑性变形能力的提高除了与覆板的塑性变形能力、材料强度等方面有关外,还与成形板与覆板之间的界面摩擦有关。本文以塑性变形能力较差的5A02铝合金作为成形板,以塑性变形能力较好的SUS304不锈钢作为覆板,研究了5A02/SUS304覆层板之间不同摩擦状态对其粘性介质压力成形性能的影响。首先,分别采用润滑材料聚四氟乙烯(PTFE)、硅橡胶、石墨、二硫化钼及机械润滑油对成形板与覆板接触界面进行润滑,通过平板滑动实验测量了使用不同润滑剂润滑及无润滑条件下,不同法向压力和不同滑动速度时5A02/SUS304覆层板接触界面的摩擦力,基于库伦摩擦定律,获得了不同润滑状态及法向压力和滑动速度对5A02/SUS304覆层板接触界面摩擦系数的影响规律。其次,对覆层板胀形过程进行中成形板的受力状态进行了理论分析,通过不同润滑状态下5A02/SUS304覆层板粘性介压力胀形实验,研究了不同的界面摩擦状态对5A02板材破裂位置、极限胀形高度、胀形试件壁厚分布的影响,观察了不同润滑状态下5A02板材极限胀形试件断口处金相组织及断口形貌的变化。在此基础上,进行了5A02/SUS304覆层板粘性介质压力胀形过程有限元分析,研究了摩擦系数对5A02板材等效应力、等效应变及壁厚分布的影响。最后,采用有限元方法对5A02半球形件覆层板粘性介质拉压力拉深过程进行了分析,对比确定了较优的压边力加载曲线,分析了5A02/SUS304覆层板不同摩擦系数对5A02半球形件的等效应力、等效应变、壁厚分布及法兰区材料径向流动量的影响。在此基础上进行了5A02半球形件覆层板粘性介质压力拉深实验,实验结果与有限元分析结果吻合较好。


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