5A02铝合金管材局部感应加热推弯成形研究

摘要

铝合金管件是航空、航天领域中最常用的轻量化构件，在汽车领域也有着广泛的应用前景。而铝合金管材弯曲件无论是作为成品零件还是成形中的一道工序，其弯曲质量和精度都十分重要。数控绕弯得到的弯管件弯曲外侧减薄严重，不利于后续成形；半管冲压对焊工艺复杂，焊缝的存在会降低零件整体质量。本文提出应用局部感应加热弯曲的方法对铝合金管材弯曲，可以有效降低外侧减薄率，提高成形极限。
　　理论分析了回转结构的推弯式感应加热弯曲过程。根据静力平衡方程建立管材受力模型；对高温变形区的应力应变状态进行详细解析，以Mises屈服准则及全量理论为基础推导变形区截面应力表达式，进而给出成形推力及弯矩的表达式；从轴向加载条件下管材塑性屈曲的角度，分析了铝合金薄壁管感应加热弯曲内侧起皱的影响因素；与钢管感应加热弯曲对比，分析了5A02铝合金感应加热的温度场分布情况。
　　利用通用有限元模拟软件 Abaqus6.14对5A02铝合金管材感应加热弯曲过程进行研究，从应力应变的角度验证感应加热弯曲原理。通过正交设计的方法分析成形参数对弯曲过程的影响，并得到径厚比为31的5A02铝合金管材感应加热弯曲理论极限相对弯曲半径为1.5。
　　通过感应加热弯管装置进行弯曲实验。测量了5A02铝合金感应加热实际温度场分布，铝合金加热慢、导热快，实际轴向温度分布平缓。通过实验得到弯曲件壁厚分布规律，分析了相对弯曲半径、加热温度、高温区宽度等参数对成形缺陷的影响。实验结果说明铝合金感应加热弯曲的主要缺陷形式是弯曲内侧起皱，增大相对弯曲半径或优化加热冷却方式，获得合适的温度场均可有效限制起皱。

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2铝合金管材先进弯曲成形工艺研究进展

1.3感应加热弯管技术研究现状

1.4课题研究的目的和意义

1.5课题的研究内容

第2章 感应加热弯管理论模型

2.1引言

2.2感应加热弯管力学模型

2.3铝合金管材感应加热温度场分析

2.4本章小结

第3章 5A02铝合金管材感应加热弯曲数值模拟研究

3.1引言

3.2铝合金管材局部感应加热弯曲有限元模型

3.3铝合金管材感应加热弯曲过程分析

3.4感应加热弯曲缺陷机制

3.5成形参数对铝合金管材感应加热弯曲的影响

3.6 5A02管材感应加热弯曲成形极限

3.7 本章小结

第4章 感应加热弯曲成形装置设计

4.1引言

4.2 感应加热弯曲装置总体结构及组成

4.3 感应加热弯曲装置设计方案

4.4 感应加热弯曲整体装置

4.5 本章小结

第5章 5A02铝合金管材感应加热弯曲实验研究

5.1 引言

5.2 实验材料及研究方案

5.3 5A02铝合金管材感应加热弯曲过程及温度场分布

5.4 管材感应加热弯曲壁厚分布规律

5.5 成形缺陷分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢