基于FLD的溫熱成型條件下鋁合金板沖壓板料的成型性能研究

崔寧

摘 要 在最近幾年內，關于輕量化材料的研究越來越多，在輕量化材料當中，鋁合金在室溫狀態下，其成形的性能相對較差，溫熱成型工藝能夠有效的解決鋁合金室溫狀態下存在的成形差的問題。FLD多應用在分析板料沖壓成形模擬當中，尤其是在溫熱成形的狀態下，能夠有效的判斷其成形性能。本文首先對FLD進行了基本概述，然后針對溫熱成型條件下5754鋁合金板沖壓板料的相關實驗闡述和分析，最后，提出了影響因素對FLD影響的分析和誤差的量化。

關鍵詞 FLD 溫熱成型 鋁合金板沖壓板料

1 FLD概述

成形極限圖（Forming Limit Diagram，FLD）主要是在已經制備好的坐標上進行網格設置，主要是通過加載的方式促使材料膨脹，材料在膨脹的過程中就會發生變形，從而就可以有效的測量出破裂或失衡時的€%^1、€%^2，也就是我們常說的長軸和短軸方向。另外，在改變材料并測量得到長軸和短軸的值后，在坐標當中找到相應的試點，然后對試點進行連線，需要注意的是，連線采用的平滑的曲線，而不是直線，最終得到成形極限圖。一般來說，成形極限曲主要可以分為安全區、破裂區及臨界區三個區域。早在80年代就有相關的研究，隨著計算機應用技術以及模擬操作的發展和進步，溫熱成型條件下鋁合金板沖壓板料的成形性能研究也日趨成熟，使得傳統的成形技術逐漸科學化和合理化。

2溫熱成型條件下5754鋁合金板沖壓板料的相關實驗

首先，選擇5754鋁合金板沖壓板料，要想更好的對鋁合金板沖壓板料進行研究，就必須在測量之前對其表面的應變量進行有效的測量，選擇一個有效的網格圓，并且保證網格圓的直徑保證在0.75mm左右，半徑為1.5mm左右。其次，在進行實驗過程中選擇一個合理的加熱裝置，從而確保在加熱過程中的成形溫度能夠進行有效的控制。最后，在5754鋁合金板沖壓板料當中涂抹潤滑涂層，這樣做的主要目的就是有效減少摩擦系數，避免由于摩擦系數過大影響實驗結果。在以上過程完成之后，將5754鋁合金板沖壓板料放入到加熱裝置當中記性沖壓，并保證加熱裝置的溫度維持在250℃左右即可，然后選取測量的平均值作為實驗數據進行分析。

在溫熱條件下對5754鋁合金板材料沖壓板料的實驗結果當中，在標準范圍內的單軸拉伸應變狀態和雙軸拉伸應變狀態下得到了相應的值，但是所得到的結果并不包含在單軸拉伸應變線（€%^2/€%^1=–0.5）和雙軸拉伸應變線（€%^2/€%^1=1.0）上，換個角度表述就是該數值在理論和實際之間存在一定的誤差。針對于溫熱成形條件狀態下受到了加熱裝置的限制，在當前標準當中進行相關規定的實驗設備并不是十分適用，應進行一定的改善。同時，在試樣與凸模之間，受到潤滑劑和加熱裝置的影響，摩擦系數也會發生一定的變化，這些都對溫熱成型條件下5754鋁合金板沖壓板料的準確性造成影響。因此，為了更好的獲得在溫熱條件下的一個準確的成形極限圖，就應量化FLD的相關影響因素和存在的誤差。

3影響因素對FLD影響的分析和誤差的量化

3.1影響因素對單軸拉伸應變狀態的影響

在當前FLD的國際標準當中，編號是1的應變路徑就是單軸拉伸應變狀態，從理論的角度來看，單軸拉伸應變狀態下得到的相應數據點應主要集中在單軸的拉伸應變線上，在溫熱成形的條件下，實驗和理論數據之間就會存在一定的誤差，所以，就需要找到FLD實驗單軸拉伸應變狀態下的實驗數據產生誤差的應縣該因素并量化誤差對FLD的準確性就顯得十分重要。另外，在研究溫熱成形條件下所產生的單軸拉伸應變誤差造成的影響因素，在FLD右半部分就是雙拉變形區，即€%^2/€%^1>0，而左半部分是拉壓變形區，即€%^2/€%^1<0，因此，要想更好的對其進行分析，就必須掌握幾何尺寸與摩擦系數兩個方面對誤差的影響，才能確保結果的準確性。

3.2影響因素對雙軸拉伸應變狀態的影響

在當前FLD的國際標準當中，編號是6的應變路徑就是雙軸拉伸應變狀態，根據國際標準當中給出的圖例可以了解到，雙軸拉伸應變狀態主要針對的是主應變和次應變兩者之間存在的關系，簡單來說就是次應變與主應變的比理論值為 1的一種應變狀態。從理論的角度來看，雙軸拉伸應變狀態下所得到的實驗數據點需確保在雙軸拉伸應變線的范圍上，但在，在加熱裝置輔助作用下的溫熱成形條件下，實驗數據往往會與理論之間存在一定的誤差，只有找到FLD在實驗后雙軸拉伸應變狀態下得到確切的實驗數據，然后對兩者之間存在的誤差的影響因素進行合理的量化，確保結果的準確性，才能更好的對其成形性能進行改善。

綜上所述，對于成形極限圖的研究從20世紀就已經開始，在經歷了長時間的研究之后，在理論和實驗方面都得到了一定的進展，對于溫熱沖壓成形條件下鋁合金沖壓板料在加熱設備的作用下，當前的標準存在一定的誤差，需要進行相應的改善，使用潤滑劑能夠減少摩擦系數，有效提高實驗結果的準確性。

參考文獻

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