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覆盖件用6000系铝合金粘性介质压力成形性研究

李毅  
【摘要】: 随着对汽车轻量化的要求越来越高,铝合金在汽车工业领域的所占比重日益增加,然而铝合金板材在成形过程中存在易破裂和回弹大等缺点,影响铝合金汽车覆盖件的成形质量。针对这种应用背景,提出将粘性介质压力成形工艺用于铝合金覆盖件的成形,利用粘性介质可以保护板材表面质量、延缓局部减薄和降低回弹量的特点,旨在提高铝合金覆盖件成形性,促进铝合金板材在汽车领域的应用。 首先对6k21-T4板材粘性介质压力成形性能进行了研究,测量了其基本力学性能;通过粘性介质压力胀形试验分析了轧制方向对成形的影响,结果表明轧制方向对极限壁厚减薄量影响较小,粘性介质压力成形方法弱化了其各向异性;利用粘性介质压力胀形试验研究了不同应变路径下极限应变,建立其粘性介质压力成形极限曲线。 其次,鉴于传统的基于局部颈缩预测成形极限方法不适合于预测低塑性板材的成形极限,采用韧性断裂准则预测铝合金板材成形极限。通过试验与有限元分析相结合的方法得到6k21-T4板材Cockroft-Latham韧性断裂常数,利用该韧性断裂准则预测了不同应变路径下成形极限,预测结果与试验结果相吻合。随后将该韧性断裂准则应用于双曲率盒形件粘性介质压力成形极限的有限元分析,得到了其可成形窗口。 选择具有覆盖件典型形状特征的双曲率盒形覆盖件作为研究对象,应用有限元分析方法研究双曲率盒形件在成形过程中的材料流动规律,结果表明粘性介质有利于促进板材在难变形区的流动,并进一步结合试验方法分析了压边力、拉深筋、盒形件深度等参数对双曲率盒形件变形的影响。 通过双曲率双曲率盒形件回弹过程的有限元分析,研究了应力分布规律对回弹的影响,并结合实验方法研究了盒形件深度、拉深筋等参数对回弹的影响。 基于双曲率盒形件粘性介质压力成形和回弹过程的有限元分析,进一步应用有限元分析方法研究盒形件的静态抗凹性,分析粘性介质压力成形的工艺条件对铝合金双曲率盒形件刚度和静态抗凹性的影响。同时采用逐次加载方法对不同工艺条件下成形的双曲率盒形件进行静态抗凹试验,获得了盒形件深度、曲率半径以及拉深筋等成形条件对刚度和静态抗凹性的影响。 最后,在双曲率盒形件粘性介质压力成形性能研究的基础上,对6k21-T4车门外板缩比件进行了粘性介质压力成形试验研究,分析了粘性介质压力成形过程中材料流动特点以及对壁厚减薄的影响;对所成形的外板缩比件进行了静态抗凹试验,分析了不同测量位置和约束条件下的刚度和静态抗凹性的变化规律,研究结果有利于指导粘性介质压力成形工艺在铝合金汽车覆盖件成形领域的应用。


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