锥形件超塑胀形实验研究

论文摘要

超塑性胀形工艺具有设备简单、模具制造方便、成形精度高等特点,随着高应变速率材料的出现,加工时间大为缩短,在航空航天工业中越来越得到更广泛的应用,对于飞行器整流罩、发射或聚焦罩等类零件,都需要实现锥形的拉胀成形。超塑性胀形存在厚度分布不均的缺点,本文通过有限元软件MARC对方锥形件气压胀形成形过程的仿真模拟,重点研究了TC4钛合金材料胀形过程中,不同加载方式对板料成形壁厚分布的影响。比较获得了相对优化的P-T曲线,通过TC4方锥件胀形实验进一步分析验证了有限元软件的模拟结果。超塑性胀形存在空洞的缺陷,本文通过有限元软件MARC对圆锥形件气压胀形成形过程的仿真模拟和实验,重点研究了Al5083铝合金材料在不同应变条件下,使用背压对板料内部孔洞缺陷和成形极限的影响。实验结果表明,在胀形过程中添加合适的背压不仅能够有效地抑制胀形件的孔洞缺陷,而且能够显著提高材料的成形极限,改善材料的成形性能,并且给出了普通胀形件和背压胀形件极点处孔洞体积分数随等效应变变化的曲线。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超塑概述
• 1.3 超塑性气压胀形原理及影响因素
• 1.3.1 超塑性气压胀形原理
• 1.3.2 超塑性气压胀形的工艺特点及其影响因素
• 1.4 超塑材料性能及应用
• 1.4.1 钛合金的性能及应用
• 1.4.2 铝合金性能及应用
• 1.5 课题意义
• 1.6 本文主要研究内容
• 第二章 超塑性气压胀形有限元模拟
• 2.1 引言
• 2.2 压力控制技术概述
• 2.3 MARC 软件简介
• 2.4 方锥件胀形有限元模拟
• 2.4.1 模拟方案及目的
• 2.4.2 钛合金方锥件模拟
• 2.5 圆锥形件胀形模拟
• 2.5.1 模拟方案及目的
• 2.5.2 圆锥件气压气压胀形模拟
• 2.5.3 圆锥件背压胀形模拟
• 2.6 本章小结
• 第三章 方锥件气压胀形实验
• 3.1 引言
• 3.2 钛合金方锥件胀形实验研究
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 模具及夹紧装置
• 3.2.3 实验设备
• 3.2.4 实验方案
• 3.2.5 实验过程
• 3.2.6 实验结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 圆锥件气压胀形实验
• 4.1 前言
• 4.2 超塑性变形过程中的孔洞
• 4.3 圆锥件气压胀形实验研究
• 4.3.1 实验材料
• 4.3.2 模具及夹紧装置
• 4.3.3 实验设备
• 4.3.4 实验目的及方案
• 4.3.5 实验过程
• 4.3.6 实验结果分析
• 4.4 圆锥件背压胀形实验研究
• 4.4.1 背压胀形基本理论
• 4.4.2 实验目的及方案
• 4.4.3 实验材料
• 4.4.4 实验结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文发表情况