厚壁鈦三通塑性成形工藝的研究!
厚壁(bi)鈦合金(jin)管零件由(you)于具(ju)有較強重比(bi)、優良的(de)耐(nai)蝕性及耐(nai)疲勞(lao)性,在航空航天等領(ling)域得到了(le)廣泛應用。塑性成形工藝獲得的(de)厚壁(bi)鈦合金(jin)管件具(ju)有塑性好、強度高等特點(如擠壓(ya)、旋壓(ya)、拉拔),已成為加工鈦合金(jin)管材(cai)零件鈦三通(tong)的(de)主(zhu)要方法。
對管材(cai)(cai)塑(su)性變形(xing)(xing)行(xing)為(wei)分(fen)析(xi)是(shi)(shi)保障管材(cai)(cai)準(zhun)確塑(su)性成(cheng)形(xing)(xing)的(de)(de)前(qian)提和基礎,而(er)(er)變形(xing)(xing)分(fen)析(xi)的(de)(de)牢靠(kao)性往(wang)往(wang)取決于(yu)材(cai)(cai)料在變形(xing)(xing)時的(de)(de)力學性能(neng),格(ge)外是(shi)(shi)塑(su)性應力-應變關(guan)系。由于(yu)材(cai)(cai)料的(de)(de)塑(su)性應力應變關(guan)系與其(qi)所受的(de)(de)應力狀(zhuang)態有關(guan),因此,要根據具體成(cheng)形(xing)(xing)過程中材(cai)(cai)料受力狀(zhuang)態選擇適合的(de)(de)試(shi)驗(yan)法進而(er)(er)確認材(cai)(cai)料的(de)(de)塑(su)性參數。
對于以壓縮(suo)(suo)變形為(wei)(wei)主的厚壁(bi)鈦管塑性(xing)成(cheng)形過(guo)程,如(ru)旋壓和(he)擠壓,需(xu)要確(que)(que)認(ren)(ren)(ren)其在壓縮(suo)(suo)狀(zhuang)態下的應(ying)力應(ying)變關(guan)系。然而(er)由(you)于管材的中空結構,傳(chuan)統的圓柱(zhu)試樣軸向壓縮(suo)(suo)試驗法較難用(yong)來(lai)確(que)(que)認(ren)(ren)(ren)管材的壓縮(suo)(suo)力學性(xing)能。因此(ci),如(ru)何準確(que)(que)確(que)(que)認(ren)(ren)(ren)厚壁(bi)鈦管壓縮(suo)(suo)狀(zhuang)態下的應(ying)力-應(ying)變關(guan)系已(yi)成(cheng)為(wei)(wei)準確(que)(que)分析厚壁(bi)鈦三通塑性(xing)變形行為(wei)(wei)的一個(ge)關(guan)鍵問(wen)題。
力應變關系。其(qi)中(zhong)(zhong),局部切塊(kuai)(kuai)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)試(shi)樣在管(guan)壁(bi)(bi)(bi)上直接截取試(shi)樣,受(shou)管(guan)材壁(bi)(bi)(bi)厚的影響較(jiao)大,且壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)過程(cheng)中(zhong)(zhong)容易失穩。弧形堆疊(die)試(shi)樣適用于薄壁(bi)(bi)(bi)管(guan)材,其(qi)原理與(yu)切塊(kuai)(kuai)試(shi)樣相同。區別于切塊(kuai)(kuai)和堆疊(die)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)試(shi)驗,整體環形試(shi)樣軸向壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)試(shi)驗穩定性較(jiao)好,與(yu)管(guan)材塑性成形過程(cheng)中(zhong)(zhong)的真(zhen)實(shi)應力狀態(tai)越(yue)為接近,得到了廣泛的應用。
然(ran)而,受摩擦的(de)影響,整體(ti)環形(xing)試樣在壓縮過程中沿徑(jing)向會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)不均勻變(bian)形(xing),出現鼓(gu)肚(du)現象(xiang)。而管材(cai)的(de)中空結構(gou)使得(de)(de)較難(nan)對試樣外形(xing)進行(xing)去鼓(gu)形(xing)修整。因而,采用(yong)該試驗法時,只能(neng)獲(huo)得(de)(de)鼓(gu)肚(du)發(fa)生(sheng)(sheng)之前小(xiao)應(ying)(ying)變(bian)范圍材(cai)料的(de)壓縮應(ying)(ying)力(li)應(ying)(ying)變(bian)關(guan)(guan)系,鼓(gu)肚(du)發(fa)生(sheng)(sheng)后(hou),計算獲(huo)得(de)(de)的(de)應(ying)(ying)力(li)、應(ying)(ying)變(bian)數據與實(shi)際值相差較大(da)。而管材(cai)的(de)塑(su)性(xing)成(cheng)型一般都屬于大(da)變(bian)形(xing)過程,需要大(da)應(ying)(ying)變(bian)范圍的(de)應(ying)(ying)力(li)應(ying)(ying)變(bian)關(guan)(guan)系曲線。
針對上述問題,一些學(xue)者提出通過將(jiang)試驗(yan)與解析公(gong)式(或(huo)有(you)限(xian)元)及優化算法相結合(he)的反求方法確認材(cai)料(liao)的應力(li)應變關系。反求法的實質是通過試驗(yan),利用(yong)單向拉伸(shen)試驗(yan)結合(he)數(shu)值(zhi)模擬(ni)反求出了5052鋁合(he)金材(cai)料(liao)失效參數(shu)。
通(tong)過(guo)(guo)(guo)反算確認管強化方程中(zhong)的(de)強度(du)系數和應變的(de)硬化指數。該(gai)方法在建立材料參(can)數與力-位移(yi)曲線解(jie)析關系過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)過(guo)(guo)(guo)多采(cai)用假(jia)設條件,因而其解(jie)析表述(shu)準確性對(dui)材料參(can)數的(de)識(shi)別(bie)精度(du)有很(hen)大的(de)影響。