6061鋁合金超薄壁彎管的充液成形數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、超薄壁彎管在航空、航天產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，為了探索無縫超薄壁彎管的成形規(guī)律和制造工藝，本文以6061鋁合金超薄壁管為研究對(duì)象，通過單向拉伸試驗(yàn)、自由脹形試驗(yàn)、有限元模擬軟件DYNAFORM，獲得了管材的基本力學(xué)性能和成形性能參數(shù)，構(gòu)建了相關(guān)性較好的本構(gòu)關(guān)系，研究了充液壓彎成形中工藝參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響規(guī)律，分析了試驗(yàn)中管材缺陷產(chǎn)生的原因，提出了對(duì)應(yīng)的解決方案，最終制備出符合航空制造手冊(cè)要求的Φ50.5 mm×0.5 mm的6061鋁合金無縫

2、超薄壁彎管。
　　首先，通過單向拉伸試驗(yàn)獲得6061-O態(tài)、W態(tài)、T6態(tài)鋁合金薄壁管和超薄壁管的常規(guī)力學(xué)性能參數(shù)和厚向異性系數(shù)，比較四種經(jīng)典本構(gòu)方程對(duì)管材均勻塑性變形階段真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線的擬合結(jié)果，發(fā)現(xiàn)具有冪指數(shù)函數(shù)的本構(gòu)方程擬合結(jié)果相關(guān)系數(shù)最高，進(jìn)而以此方程為基礎(chǔ)構(gòu)建有限元材料模型。
　　其次，采用薄壁管自由脹形試驗(yàn)，結(jié)合管材成形性能自適應(yīng)求解軟件，進(jìn)一步精確測量薄壁管的成形性能參數(shù)，特別是對(duì)進(jìn)行實(shí)際成形試驗(yàn)的6061-

3、W態(tài)鋁合金薄壁管，獲得最接近其真實(shí)成形性能的參數(shù)（K=327，n=0.298），使其材料模型更加實(shí)用，有限元模擬中能夠更加準(zhǔn)確的預(yù)測實(shí)際成形結(jié)果，有效地指導(dǎo)了管材的充液壓彎試驗(yàn)。
　　然后，以材料模型為基礎(chǔ)，在有限元模擬軟件中建立管材充液壓彎的有限元模型，探索超薄壁管的充液壓彎工藝路線，研究相應(yīng)的工藝參數(shù)對(duì)其成形質(zhì)量的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：6061-W態(tài)鋁合金管在充液壓彎模擬中成形質(zhì)量最好；隨著充液壓力的增大，超薄壁管截面畸變率減小

4、，在管材未發(fā)生自由脹形前最適內(nèi)壓為1.4 MPa；壓彎間距逐漸增大，能夠顯著減輕彎管內(nèi)側(cè)褶皺程度，但超過500 mm后減輕作用不明顯；采用正弦加載能夠提高超薄壁管的成形極限，降低彎管外側(cè)減薄率；通過增加壁厚即采用薄壁管進(jìn)行試驗(yàn)，可以顯著改善充液壓彎管材的成形質(zhì)量，提高成形極限。
　　最后，在安裝有壓彎模具的液壓機(jī)上進(jìn)行管材的充液壓彎試驗(yàn)，結(jié)果表明：超薄壁管充液壓彎的最大下壓量為35 mm，回彈量為5 mm；帶有約束裝置的充液壓彎，