5182铝合金汽车板成形性能的研究

摘要

5182铝合金作为轻质金属结构材料，由于具有高的比强度，良好的耐腐蚀性、焊接性以及易回收等优点已经在高级汽车车身覆盖件中得到了应用。然而，与钢板相比，5182铝合金室温成形性能较差；另外，5182铝合金在成形过程中，由于发生动态应变时效出现拉伸应变痕迹降低表面质量。因此本文研究了压边圈类型对5182铝合金室温拉深性能的影响；研究了应变速率对5182铝合金室温与200 ℃成形性能的影响规律；分析了5182铝合金板在变形过程中的组织变化。为制订5182铝合金薄板的冲压工艺提供理论依据，并为5182铝合金板材的表面控制提供理论基础。主要的研究内容与结果如下：
　　①冷轧态5182铝合金在330 ℃下两小时退火后，发生了完全再结晶，但是晶粒沿 RD方向略有拉长。铝合金存在典型的轧制织构：铜织构{112}<111>、S织构{123}<634>以及黄铜织构{011}<112>。
　　②采用平面压边圈进行压边时，5182铝合金板材的 LDR为1.7，制耳率为16.6％，随拉深比(DR)的增大，板料法兰变形程度也相应增大，当板料脱离平面压边圈进入凹模圆角时由于缺少压边力而导致过度的金属流动引起拉深杯形件凸缘起皱。相比之下，经曲面压边圈二次拉深，在凹模圆角处曲面压边圈能提供有效的压边力，控制金属的流动，抑制法兰失稳起皱，从而，将5182铝合金板材的LDR提高到了2.0，同时，制耳率降低到4.3%。
　　③在室温条件下进行单轴拉伸，由于5182铝合金板材在低应变速率下发生动态应变时效，导致了锯齿波状的真实应力-应变曲线和拉伸应变痕迹。随应变速率提高，锯齿波振幅和频率减弱，拉伸应变痕迹消失；5182铝合金的抗拉强度随应变速率增加呈现下降趋势。在200 ℃时，由于动态应变时效消失，应力-应变曲线光滑；随应变速率提高，由于加工硬化作用，铝合金的抗拉强度升高，断后伸长率降低。
　　④在室温条件下，5182铝合金板材的成形性能差，Erichsen杯突值较低，最小为7.8mm。由于板材在低应变速率下发生动态应变时效，提高了铝合金的强度，降低了成形性能，导致Erichsen杯突值随成形速度的增大而增大，最大为8.4mm。当成形温度提高到200 ℃时，5182铝合金板材发生较为明显的动态回复软化作用，改善其成形性能，Erichsen杯突值增大，最高达到10.5mm，相比于室温，提高了34.6%。由于动态应变时效消失，在加工硬化的主导作用下，Erichsen杯突值随成形速度的增大而降低。

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目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 铝及铝合金的简介

1.3 铝合金在汽车轻量化上的应用

1.4 压边圈对板材拉深性能的影响

1.5 应变速率对铝合金板材性能的影响

1.6 本课题的研究目的、意义与内容

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 微观组织分析

2.3 力学性能测试

2.4 成形性能

3 压边圈类型对5182铝合金板材室温拉深性能的影响

3.1 实验材料

3.2 5182铝合金板材的力学性能

3.3 5182铝合金板材室温成形性能

3.4 压边圈对5182铝合金板材拉深性能的影响

3.5 本章小结

4 应变速率对5182铝合金板材性能的影响

4.1 引言

4.3 显微组织

4.4 应变速率对5182铝合金板材力学性能的影响

4.5 应变速率对5182铝合金板材成形性能的影响

4.6 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录：

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录：