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1100工业纯铝板材力学性能各向异性与制耳率的关系研究

温晓静  
【摘要】: 工业纯铝板材以其优良的延展性被广泛应用于需要有良好的成形性和高抗蚀性的零部件生产当中。由于轧制板材的力学性能具有各向异性,在拉深过程中会使杯壁产生凹凸不平的制耳,这种缺陷使得板材成品率及利用率降低。本文通过拉伸实验、冲杯实验、显微组织观察以及织构检测等手段,重点研究了深冲件板料——1100工业纯铝板材在三种不同热处理工艺条件下力学性能的各向异性,及其对深冲制耳率的影响。对板料深冲制耳进行了数值模拟计算,并同实验结果进行了对比。本课题在传统金属板材的高精度化方面探索一条适用于深冲板材加工生产的研究路线,为企业质量控制提供参考。 通过对三种工艺方案生产的板材进行拉伸、冲杯试验测得板材的力学性能以及制耳率,板材的力学性能(抗拉强度、延伸率)均达到了1100工业纯铝O态的范围,并将这些结果进行了分布函数拟合以及各向异性指标测算,得到了板材各向异性效果与制耳率之间的关系。通过分析发现,在各种力学性能指标中,塑性应变比(厚向异性指数)的各向异性行为与制耳效果相吻合,将塑性应变比作为衡量板材制耳标准非常切合实验过程所反映的规律。从显微组织以及织构方面说明了后两种板材力学性能各向异性及制耳的产生原因。主要织构密度水平的降低使得板材织构随机化分布更为明显,因此,板材由0°/90°制耳转变为方案三的较小制耳,并且制耳率已经低于2%,达到了成品的制耳率要求。 通过自定义Dvnaform软件中36号板材模型相关参数,对拉深实验进行了数值模拟。模拟结果在板材的制耳方向以及制耳率大小方面与实验结果相吻合,通过其他相关参数的优化,可以达到最终模拟精度要求。与此同时,通过最终结果的壁厚分布,分析了板材拉深过程中的减薄规律,找出了影响冲杯制耳大小及方向的原因(塑性应变比及其方向分布)。 通过本文的研究,获得了轧制板材力学性能各向异性的评价基础;与此同时,找出了板材力学性能各向异性对制耳率的影响;在数值模拟方法上进行了探索。为今后降低板材各向异性的研究提供了技术指导。


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