5A06鋁合金板材超塑氣脹成形數(shù)值模擬

畢寶鵬，王勇

（北京機電研究所，北京 100083）

超塑性成形是特種塑性成形工藝之一。在常規(guī)條件下，大多數(shù)材料由于塑性較低或者彈性回復嚴重，難以進行塑性成形，如多數(shù)鈦合金、某些鋁合金和鎂合金、金屬基復合材料、金屬間化合物、陶瓷等，但在超塑性性狀態(tài)下，則很容易成形出形狀復雜的薄壁構(gòu)件。迄今為止，超塑性成形已經(jīng)在很多方面得到了應用，如超塑性板材氣脹成形、等溫鍛造、超塑性擠壓及差溫拉深等［1—3］。超塑性氣脹成形是超塑性在板材成形加工中的典型應用。其基本原理是［4—5］:將被加熱至超塑溫度的金屬夾緊在模具上，并在其一側(cè)形成一個封閉的空間，在氣體壓力下使板材產(chǎn)生超塑性成形，并逐步貼合在模具型腔表面，形成與模具型面相同的零件。在脹形過程中，由于板坯周邊材料被模具壓緊不參與變形，零件面積增加完全由板坯變薄來實現(xiàn)，應力和應變場分布不均勻性造成最終零件壁厚的明顯差異。

1 試驗

試驗所采用的材料為西南鋁業(yè)提供的供貨態(tài)5A06-O鋁合金，板材厚度為2.0 mm，合金的化學成分見表1。

表15A06合金的化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）Table 1 Chemical composition of 5A06 alloy in wt%

2 5A06鋁合金杯形件的有限元分析

5A06鋁合金杯形件形狀如圖1a所示，其中側(cè)壁部分要求厚度均勻，壁厚最薄處要求大于0.85 mm。借助MSC.Marc模擬軟件對5A06鋁合金杯形件氣脹成形過程進行模擬分析，通過不同的措施改善零件的壁厚均勻性，從而更好地指導實際生產(chǎn)過程中該零件的氣脹成形工藝的制定。

圖1 5A06鋁合金杯形件Fig.1 5A06 aluminum alloy cup shaped parts