車用非熱處理鋁合金板件的溫成形性能分析

隨著汽車燃油效率和安全需求的增加，驅(qū)動(dòng)汽車行業(yè)制造出各種復(fù)雜形狀的輕量化車身。其中，鋁合金材料因其具有較高的比強(qiáng)度和耐腐蝕性，在汽車覆蓋件和薄壁零部件上得到了廣泛應(yīng)用。由于鋁合金材料在室溫下的沖壓成形性較差，因而需要改進(jìn)鋁合金材料的沖壓成形過程。鋁合金溫成形技術(shù)的提出，為鋁合金材料的應(yīng)用提供了解決方案。鋁合金材料的種類較多，包含能夠進(jìn)行熱處理的種類和不能進(jìn)行熱處理的種類。溫成形技術(shù)能夠直接應(yīng)用到可以熱處理的鋁合金材料上，對(duì)其是否能夠應(yīng)用在不能進(jìn)行熱處理的鋁合金材料上還需要進(jìn)行可行性研究。

溫成形技術(shù)是指通過對(duì)沖頭和模具進(jìn)行加熱，對(duì)冷軋鋁合金板件進(jìn)行沖壓成形。選擇厚度1.0mm不能進(jìn)行熱處理的鋁合金材料AA5754-H22，通過試驗(yàn)對(duì)溫成形技術(shù)在其上應(yīng)用的可行性進(jìn)行分析。采用一臺(tái)沖頭和模具可以獨(dú)立加熱的100t液壓沖壓機(jī)對(duì)AA5754-H22鋁合金板件進(jìn)行溫成形沖壓處理。沖壓前，采用兩臺(tái)功率350W的筒式電阻加熱器分別對(duì)沖頭和模具進(jìn)行加熱，通過K形電偶對(duì)沖頭和模具的溫度進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)反饋控制，將沖頭溫度控制在30℃、模具溫度控制在200℃。觀察沖壓成形后板件的表面特征。同時(shí)，在有限元軟件中建立AA5754-H22鋁合金板件的非等溫拉伸熱機(jī)械有限元模型，結(jié)合Barlat-89屈服理論，使用溫度各向異性系數(shù)和Cowper–Symonds硬化模型仿真AA5754-H22鋁合金板件的溫成形性能。仿真結(jié)果表明，溫成形工藝試驗(yàn)下形成的沖壓件具有較高的凹陷深度，且在成形板件的邊部沒有發(fā)現(xiàn)分裂，內(nèi)部沒有出現(xiàn)局部變薄，有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相同。因而，認(rèn)為對(duì)不能進(jìn)行熱處理的鋁合金材料進(jìn)行溫成形沖壓是可行的。

刊名：Journal of Manufacturing Science and Engineering（英）

刊期：2017年第139期

作者：Sudhy S.Panicker et al

編譯：王淼