2219铝合金拼焊内层板的双板液压成形工艺研究

摘要

运载火箭推进剂贮箱的箱底形状通常为椭球曲面，传统成形方法先成形出瓜瓣件，再拼焊成整体箱底，瓜瓣件尺寸精度差，强制装配产生焊接残余应力，可靠性差。如采用充液拉深整体成形，由于板坯超薄壁厚，成形过程中容易起皱，为克服起皱充液室压力较高，拉深力大，成形设备吨位大。另外，铝合金板材宽度一般在2600mm左右，尚不能满足箱底整体成形所需的坯料尺寸要求，所以整体成形仍需采用铝合金拼焊板。由于拼焊板板材性能的不均匀性，为提高拼焊板复杂曲面件的可成形性，本课题提出双层板液压成形方法。
　　通过数值模拟和实验结合的方法分别研究了2219铝合金板材和2219铝合金拼焊板成形过程，研究了双层板成形过程中外层板的厚度、强度及双板间润滑条件对内层板应力应变、壁厚分布的影响，并分析了成形时双板变形协调性的变化规律。研究表明，双板成形时，内层板应力应变和壁厚分布更加均匀，内层板减薄趋势得到减弱。增大外板强度，内层板的应力水平下降。双板成形时，球顶附近板材相对滑动较小，随着半径的增大，双板相对滑动量也随之增加。
　　通过极限成形实验进一步分析了不同因素对2219铝合金板材和2219铝合金拼焊板内层板极限成形性能的影响。得出了不同成形条件下铝合金板材和铝合金拼焊板的极限成形高度和极限应变。研究表明，外层板能够提升内层板的极限成形高度，外层板为1mm不锈钢板时，铝合金双层板极限胀形高度从38.22mm提升至47.32mm，相比单层板提升22.85％；拼焊板双板极限胀形高度可达36.82mm。对拼焊板进行380℃×2h的退火处理后，其极限胀形高度下降至31.8mm。此外，拼焊板焊缝偏移中心位置时，拼焊板的胀形高度也有下降。研究结果为铝合金拼焊板液压成形大型薄壁复杂曲面件提供了理论依据。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 板材液压成形原理与优点

1.3 国内外研究现状

1.4 本课题研究的意义和主要研究内容

第2章 实验方案与方法

2.1 引言

2.2 实验材料及性能

2.3 数值模拟方案

2.4 液压成形实验装置

2.5 实验研究方案

2.6 网格应变分析

2.7 本章小结

第3章 双层板液压成形数值模拟

3.1 引言

3.2 数值模拟模型的建立

3.3 2219铝合金双层板液压成形数值模拟

3.4 2219铝合金拼焊板液压成形数值模拟

3.5 本章小结

第4章 双层板液压成形实验研究

4.1 引言

4.2 液压成形设备及实验原理

4.3 2219铝合金板材成形极限实验研究

4.4 铝合金拼焊板成形极限实验研究

4.5 2219铝合金板材成形实验研究

4.6 2219铝合金拼焊板成形实验研究

4.7 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢