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摘要：對工業(yè)純鋁在不同工藝參數(shù)下進行超塑成形試驗，分析確定出了相應(yīng)的成形極限界域(FLD曲線)，利用此曲線可看出板料的變形特點以及預(yù)見危險點。
關(guān)鍵詞：工業(yè)純鋁；吹塑成形；極限界域

一、前言

成形極限圖(FLD)是用來表示金屬板料在變形過程中，在不同應(yīng)變路徑下的局部失穩(wěn)極限應(yīng)變e1和e2(工程應(yīng)變)或ε1和ε2(真實應(yīng)變)構(gòu)成的曲線或條帶區(qū)域。當(dāng)板料變形時的兩個主應(yīng)變落在FLD中的成形極限曲線之上，則板變形時就會破裂；反之，則安全。FLD曲線它全面反映了板料吹塑成形時在雙向拉應(yīng)力作用下的成形極限，同時也反映了金屬的流動規(guī)律。超塑成形時，由于影響其變形的因素很多，將應(yīng)變狀態(tài)圖與FLD曲線比較，即可清楚地看出不同因素下板料上各點的應(yīng)變及哪些部位易破裂等情況，在以后成形時，可對危險部位采取措施防止破裂。

二、試驗裝置

本試驗是對工業(yè)純鋁板(料厚t=0.4mm)在4種不同溫度、加壓速度、保溫時間下利用4套凹模(圓形、正方形、正三角形和長圓形)進行的正交試驗。試驗裝置如圖1所示。

圖1

三、吹塑成形極限圖的繪制

1.網(wǎng)格圓的制作

目前，繪制FLD曲線大多采用應(yīng)變分析的網(wǎng)格法。即：在板料上制作許多圓形小網(wǎng)格。當(dāng)吹塑成形時，圓網(wǎng)格在拉應(yīng)力作用下變?yōu)闄E圓形，橢圓形的長、短軸就分別表示了最大應(yīng)變量和最小應(yīng)變量。

本試驗根據(jù)4種不同的模具形狀，分別在Φ136mm的板面上制作出了相應(yīng)的網(wǎng)格圓，網(wǎng)格圓直徑為2.5mm(以圓形和正方形為例)(見圖2)。

圖2

2.圓網(wǎng)格的測量及應(yīng)變計算

用測量顯微鏡測量變形后橢圓形的長、短軸尺寸，代入以下公式計算其工程應(yīng)變

式中do——網(wǎng)格圓初始直徑
d1——網(wǎng)格圓畸變后的長軸尺寸
d2——網(wǎng)格圓畸變后的短軸尺寸

3.繪制FLD曲線

將計算出的工程應(yīng)變描在坐標(biāo)平面內(nèi)，即可得到相應(yīng)工藝參數(shù)下的成形極限圖(見圖3)。

圖3

四、結(jié)果分析

將制作的FLD曲線與對應(yīng)的應(yīng)變狀態(tài)圖比較，可以看出：對于圓形工件來說，危險點在圓頂部位。這是因為在成形過程中，材料受雙向拉應(yīng)力的作用，使得表面積增大而厚度減小，圓頂處ε最大，厚度變薄最嚴(yán)重，一旦此處的拉應(yīng)力超過了其強度，圓頂處就會破裂。

對于正方形工件來說，危險點在圓角處。這主要在吹塑成形開始時，試樣與模具首先在圓角處貼緊，摩擦力最大，材料的流動比較困難，在較大的壓邊力作用下，此處材料因強度不足而易破裂。

五、結(jié)論

本文利用吹塑成形方法，用4套不同的凹模成形鋁板，作出各工藝參數(shù)下對應(yīng)的成形極限圖，將成形極限圖與對應(yīng)的應(yīng)變狀態(tài)圖相比較，分析確定出了危險點。分析結(jié)果與實驗是相吻合的。

參考文獻
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