AA5083铝合金薄板热冲压技术
AA5xxx和AA6xxx系列的铝合金具有密度小、强度高、抗腐蚀性强和成本低等优点,然而在室温下这两种铝合金材料的成形性较差,且冲压复杂模型后容易产生反弹失效。超塑性成形(SPF)和快速塑性成形(QPF)技术细晶化成本高且产品生产效率低(应变速率过小),于是提出热冲压技术,分析不同温度和应变速率下AA5083薄板的成形极限和力学性能。
试验研究包括试验室台架试验(单轴向拉伸试验和Nakajima试验)和工业试验两种。
单轴向拉伸试验中,试样被稳定加热至不同测试温度(300、 400、450、500℃)并保持90s,然后以一定应变速率拉伸直至断裂失效。试验结果表明:①材料屈服应力随温度升高逐渐减小;②材料的各向异性受温度和应变速率影响很小(450℃时稍大);③低温低应变速率下延展性较差,断裂应变峰值点温度为450℃,应变速率为0.1/s或1/s,此处延展性最好;④温度越高,维氏硬度越低。
Nakajima试验依据ISO12004,针对不同温度、应变速率下AA5083试样的成形极限进行了测试。结果表明,材料成形性与室温下相比得到了极大的提升,且在450℃时达到峰值,随后略微降低。
工业试验中,利用热冲压技术加工AA5083发动机盖,成形温度为400、450、500℃,应变速率为1/s。加工后发现,成形温度为400℃和500℃时零件出现明显失效变形;而450℃时,零件结构合理、力学性能良好,与台架试验结果吻合。
刊名:CIRP Annals -Manufacturing Technology(英)
刊期:2013年第1期
作者:Paolo F. Bariani et al
编译:张为荣