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本课题主要研究AZ31/7475双金属复合管气胀成形复合阶梯管件的工艺基础。该工艺是在两种合金重叠的热变形温度区间使两种管材同步气压胀形,成形后因收缩量不同而产生抱紧力,实现两管的紧密结合。采用有限元模拟指导工艺实验的方法,对阶梯管成形过程以及成形件质量进行了系统的分析。阶梯管的气压胀形工艺分为三个阶段:自由胀形阶段、合模补料阶段和定形充满阶段。利用有限元模拟软件ABAQUS采用四边形壳单元S4R对双金属复合阶梯管的气压胀形过程的三个阶段进行了模拟,分析了自由胀形阶段的初始气压、合模补料阶段的轴向进给量和定形补料阶段的终了气压对成形过程的影响,最终确定了合适的成形参数为:初始气压为1.6MPa,轴向进给量为10mm,终了压力为5MPa。得到了阶梯管成形过程中应力应变变化规律,分析了成形过程中的应力应变变化规律,探究了成形阶梯管的壁厚分布规律,并重点分析了轴向进给量对最小壁厚和壁厚不均匀度的影响规律,确定阶梯管气压胀形时镁管和铝管的成形危险点分别位于第一阶梯直壁与圆角过渡处和管件中截面处。以模拟结果作为指导,设计了阶梯管气压胀形模具并在440℃进行了AZ31/7475双金属复合阶梯管的气压胀形实验,成功地成形出了符合要求的镁/铝双金属复合阶梯管件。得到了初始气压、轴向进给量和终了气压对成形过程的影响,研究了成形件的壁厚分布规律和轴向进给量对壁厚分布的影响,发现适当增大轴向进给量可以改善阶梯管的壁厚分布,实验结果也验证了模拟结果的准确性。分析了开裂、起皱、未充满和飞边四种典型的胀形件成形缺陷的产生原因,并提出了防止措施。双金属复合阶梯管镁/铝之间的界面清晰,无扩散现象,无冶金结合。镁管铝管管间的残余接触应力由冷缩残余接触应力和回弹残余接触应力两部分组成,计算得到阶梯管第一阶梯、第二阶梯和基管处管间的残余接触应力分别为3.45MPa、3.60MPa、3.51MPa。利用ABAQUS有限元软件模拟了高径比、厚径比和管坯层数对复合阶梯管件成形临界初始气压的影响规律。随着高径比的增大,合模后胀出单鼓形所需要的临界初始气压呈线性增大;双层复合管胀形的临界初始气压要比单层管大很多,但随着高径比变化不显著;厚径比增大,合模后胀出单鼓形所需要的临界初始气压增大。