5052铝合金冷轧薄板室温拉深成形回弹研究

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铝合金是重要的轻量化材料,铝合金板材的冲压成形是一种高效的生产加工工艺。回弹是板料冲压成形中难以避免的缺陷,其作为一个非线性问题已经引起了国际上的广泛关注。板料的回弹现象是整个冲压成形过程中的历史积累效应,其影响因素除了板料自身的特性外,还包括模具的几何形状以及各种工艺条件。有限元数值模拟是预测板料冲压回弹的有效方法,而如何进一步提高数值模拟的精准度,就需要我们结合试验结果,对有限元算法的核心求解器进行修改和完善。本文以Demeri裂环法为重要研究手段,研究了5052铝合金冷轧薄板在室温下拉深成形的回弹规律,对比数值模拟板材圆筒件回弹的计算结果,显示了数值模拟对回弹预测的精确性和误差,结合微观组织及EBSD研究,分析了板材成形过程中的织构演变及其对回弹的影响。本文的具体研究内容如下:(1)5052铝合金冷轧薄板存在各向异性,在其塑性上表现为与轧向成45°方向的延伸率最大而屈服强度最小,与轧向成90°方向的延伸率最小而屈服强度最大;在厚向各向异性方面,板材在各个方向上的r值均较低,制耳现象基本可以避免。通过EBSD分析,得出板材在45°方向的滑移系最多,塑性最好。(2)5052铝合金薄板室温时的冲压性能较好,采用MoS2作为润滑剂,在合理的工艺条件下,能够拉深至较好成形效果的LDR=2.0的圆筒件,此时压边力为10~20KN,冲压速度低于30mm/min。(3)5052铝合金板材在室温拉深成形的回弹量随摩擦系数的增大而减小,随压边力的增大而减小,随冲压速度的增大而增大;在其它因素相同时,板料的回弹量在平行于轧向时最大,而沿垂直轧向时最小,板料进行单向循环加载-卸载时的回弹也符合此规律;数值模拟的结果与实验值吻合,但是也存在一定的误差,数值模拟的回弹量都要稍大于实验值。(4)冷轧之后的5052铝合金板料存在较强的立方织构以及强度稍低的处于取向线上的黄铜织构、S织构和铜型织构,在经过塑性变形后,这些织构发生转变,材料内铜型织构和S织构强度的变化,是造成板材沿轧向成0°、45°、90°方向变形后回弹量不同的主要原因。(5)板料在进行拉深时,其直壁部分的变形最剧烈,圆筒件底部材料流动较为平缓,直壁部分在变形后,其立方织构基本消失,且大角度晶界基本都转化为小角度晶界。
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