AZ31-AA5083異種合金雙層板氣壓脹形-冷縮結(jié)合工藝研究.pdf

1、本課題針對(duì)AZ31/AA5083雙層筒形件復(fù)合結(jié)構(gòu)成形進(jìn)行探索，利用不同合金的超塑性氣脹溫度區(qū)間彼此重疊和熱膨脹系數(shù)的差異，通過(guò)加熱時(shí)氣壓脹形成形筒形件，冷卻時(shí)由冷縮結(jié)合力提供雙層板間的抱緊力，實(shí)現(xiàn)鎂合金和鋁合金雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的成形與結(jié)合。
　　借助MARC軟件采用殼單元對(duì)雙層筒形件氣壓成形過(guò)程進(jìn)行模擬，結(jié)果表明，雙層筒形件壁厚分布不均勻，底部圓角處壁厚最小，最易發(fā)生破裂；當(dāng)成形初始?jí)毫妥畲髩毫σ恢聲r(shí)，加載路徑、板間摩擦系數(shù)對(duì)雙層

2、筒形件壁厚分布沒(méi)有影響，外層板與模具間摩擦系數(shù)越小，筒形件壁厚分布越均勻；內(nèi)層板對(duì)外層板的板間力的作用方式等效于氣體壓力作用，二者等效應(yīng)力分布一致。
　　利用1.0和1.5mm厚的軋制板材在不同溫度、加載路徑下進(jìn)行雙層筒形件氣壓脹形/冷縮結(jié)合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度過(guò)高，筒形件內(nèi)層底部失穩(wěn)凸起，溫度過(guò)低，筒形件圓角半徑過(guò)大；在450℃，初始?jí)毫?.6MPa，每600s增加0.4MPa至最大壓力4.4MPa保壓8100s，成形出了

3、直徑為80mm、高度為24mm的高徑比為0.3的筒形件，而且壁厚分布有限元模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合較好，厚度減薄率差值一般在5％以內(nèi)；以利用兩種異種金屬的塑性能力為判斷準(zhǔn)則，得到AZ31/AA5083雙層筒形件適宜成形溫度區(qū)間為425~450℃；板材位置對(duì)板材壁厚分布影響較大，在脹形過(guò)程中，位于內(nèi)層板材壁厚分布比較均勻。
　　利用光學(xué)顯微鏡研究AZ31鎂合金板材成形時(shí)的組織演變規(guī)律。結(jié)果表明，隨變形程度的增加，晶粒變細(xì)，底部圓角處晶粒

4、最細(xì)小，厚度減薄率從0%增加到67.6%，晶粒尺寸從20μm減小至9μm；隨成形溫度的升高，晶粒增大，成形溫度從400℃升高到450℃，底部圓角處板材晶粒尺寸從5μm增加到9μm。
　　通過(guò)理論計(jì)算確定了雙層筒形件板間抱緊力，按照雙層板間過(guò)盈配合計(jì)算得到的雙層筒形件層間接觸壓力約為63.45MPa，并對(duì)雙層筒形件氣壓脹形/冷縮結(jié)合過(guò)程進(jìn)行了應(yīng)力及失穩(wěn)分析，氣壓脹形/冷縮結(jié)合過(guò)程會(huì)產(chǎn)生內(nèi)層底部凸起和破裂兩種失穩(wěn)。內(nèi)層底部凸起是由冷卻