5A02鋁合金板材磁脈沖成形極限及單向拉伸變形行為研究.pdf

1、電磁脈沖加工技術(shù)是一種適用于板、管材成形的新型工藝,板材在變形過程中應(yīng)變速率較高,可顯著提高材料的成形性能。本文以5A02鋁合金板材為研究對(duì)象,通過工藝試驗(yàn)分別建立準(zhǔn)靜態(tài)成形和磁脈沖加工下的成形極限圖;通過低速與高速拉伸試驗(yàn)建立了板材的Johnson-Cook模型;采用數(shù)值模擬和工藝試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)板材電磁脈沖拉伸進(jìn)行了深入研究。
　　通過剛性凸模脹形試驗(yàn)建立了準(zhǔn)靜態(tài)成形極限圖,通過電磁脈沖脹形試驗(yàn)建立了電磁脈沖加工成形極限圖,

2、結(jié)果表明:電磁脈沖加工成形極限要遠(yuǎn)高于準(zhǔn)靜態(tài)成形極限,接近雙等拉狀態(tài),提高40％~50%;單向拉伸狀態(tài),提高幅度30%~40%;平面應(yīng)變狀態(tài),提高將近100%。
　　采用準(zhǔn)靜態(tài)拉伸和分離式霍普金森拉桿試驗(yàn)建立起了板材在高速拉伸下的Johnson-Cook模型,為后續(xù)的數(shù)值模擬提供了準(zhǔn)確的本構(gòu)模型。
　　設(shè)計(jì)出了一套電磁脈沖拉伸裝置,可實(shí)現(xiàn)拉伸試樣在不同應(yīng)變速率下的拉伸變形。通過調(diào)節(jié)電容、放電電壓及放電能量可控制試樣拉伸應(yīng)變速

3、率,應(yīng)變速率的調(diào)節(jié)范圍為20s-1~3267s-1,甚至更高。
　　對(duì)板材電磁脈沖拉伸數(shù)值模擬表明:板材拉伸過程應(yīng)變速率隨著電容和電壓的升高而不斷提高。在變形初期存在應(yīng)力波的傳播效應(yīng),應(yīng)力波在試樣標(biāo)距區(qū)內(nèi)不斷傳播、透射、反射和干涉,使試樣受力和變形更加均勻;板材在電磁脈沖脹形拉伸過程中的受力不均勻,標(biāo)距區(qū)兩端受力最大,變形也最大,標(biāo)距中部受力和變形減小。
　　對(duì)板材電磁脈沖拉伸和脹形拉伸的工藝試驗(yàn)表明:板材在電磁脈沖拉伸過程

4、中的斷后延伸率比準(zhǔn)靜態(tài)延伸率提高13%~53%,且隨著應(yīng)變速率的提高而不斷提高,標(biāo)距區(qū)內(nèi)的應(yīng)變非常均勻;板材在電磁脈沖脹形拉伸過程中斷后延伸率比準(zhǔn)靜態(tài)提高31%~41%,隨著放電電壓提高,延伸率首先升高,當(dāng)應(yīng)變速率達(dá)到2500s-1以上時(shí),延伸率呈下降趨勢。
　　對(duì)電磁脈沖拉伸試樣斷口形貌進(jìn)行掃描分析表明,板材在低速拉伸和高速拉伸下的斷口形貌均為韌窩型;隨著應(yīng)變速率的提高,韌窩分布更加密集均勻,表現(xiàn)出更為優(yōu)異的塑性變形能力;板材磁