5052/AZ31/5052双金属板叠层拉深成形行为研究

摘要

铝/镁/铝双金属板是一种兼具镁合金与铝合金优良性能的新型叠层材料。AZ31镁合金具有较高的比强度、较好的抗震性，5052为中等强度的防锈铝合金。5052/AZ31/5052双金属叠层板的板与板间物理接触，不形成脆性化合物。为了使铝/镁/铝双金属板能广泛应用于工业生产中，有必要深入研究其成形性能。
　　本文通过温拉深试验和有限元数值模拟5052/AZ31/5052双金属板叠层拉深成形过程，旨在探究不同拉深工艺参数对双金属板叠层拉深成形的影响，并得出合理的成形工艺参数。
　　由于供应的5052铝合金板为硬化态，其塑性较差，故首先对5052铝合金板进行退火处理。通过分析板料力学性能、显微组织、成形性能来确定其最佳退火工艺参数。结果表明：退火温度为340℃，保温1h后，板料抗拉强度达到181.3MPa，伸长率为22.36％，杯突值为7.59mm，满足拉深塑性变形的要求。
　　然后利用温热拉深模具对5052/AZ31/5052双金属板进行叠层拉深试验，研究凹模圆角半径、成形温度、总板厚和不同内外层板厚等工艺参数对5052/AZ31/5052叠层板拉深成形的影响，并分析成形筒形件不同部位的显微组织和壁厚减薄情况。
　　通过试验得到如下结论：在140℃～230℃成形温度范围内，双金属板叠层拉深的极限拉深比（LDR）随温度的升高呈先增大后减小的趋势，在200℃时LDR达到最大值2.63。200℃叠层拉深时褶皱数目最少，褶皱高度最低。200℃成形的筒形件筒壁区、凸模圆角区、筒底区的组织均匀，且以动态再结晶晶粒为主。随着双金属板厚的增加，拉深力增大；利用显微镜分别测量筒形件沿轧制方向（RD）和垂直轧制方向（TD）的壁厚变化，得出凸模圆角区最易减薄；筒形件口部中间层镁合金板增厚明显，内外层铝合金板厚度减薄；5052铝合金板的壁厚减薄率变化幅度较大；RD方向的厚度变化幅度较大。不同内外层厚度的5052/AZ31/5052双金属板叠层拉深时，内层板较薄时有益于双金属板成形。
　　采用 DYNAFORM软件模拟双金属板在200℃时叠层拉深变形过程，分析对比模拟结果与实际结果，发现：数值模拟结果显示的筒形件形状、壁厚分布变化趋势和实验结果吻合。

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第一章 绪 论

1.1 镁合金和铝合金的研究进展

1.2 叠层板的拉深成形研究

1.3 镁/铝叠层板的发展与研究现状

1.4 选题目的及意义

1.5 研究内容

第二章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

第三章 不同拉深工艺下5052/AZ31/5052双金属板的成形性能

3.1 试验材料预处理

3.2 凹模圆角半径

3.3 成形温度

3.4 板料厚度

3.5 本章小结

第四章 5052/AZ31/5052双金属板叠层拉深数值模拟

4.1 板材成形的有限元分析过程

4.2 DYNAFORM 数值模拟软件简介

4.3 5052/AZ31/5052双金属板叠层拉深过程的有限元模拟

4.4 有限元模拟结果分析

4.5 本章小结

第五章 总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文