鋁合金熱沖壓過(guò)程數(shù)值模擬分析*

（北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院, 北京 100083）

鋁合金具有密度低、比強(qiáng)度高和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空、航天和汽車制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鋁合金的應(yīng)用可以降低航空飛行器的重量，從而提高飛行器的機(jī)動(dòng)性能，降低油耗[1-4]。

通常應(yīng)用冷沖壓進(jìn)行鋁合金板料成形，但在常溫下，鋁合金成形性較差，很難成形形狀復(fù)雜零件。沖壓成形后零件容易發(fā)生回彈，導(dǎo)致成形精度很難控制[5]。應(yīng)用超塑性成形可以有效提高零件的成形精度，零件的表面質(zhì)量也相對(duì)較好。但超塑性成形速率較低，生產(chǎn)1個(gè)零件的周期過(guò)長(zhǎng)，對(duì)原材料的晶粒尺寸也有嚴(yán)格要求，進(jìn)行批量化生產(chǎn)零件的難度很大[6]。近年來(lái)，溫成形得到越來(lái)越多的關(guān)注，溫成形可以提高板料的成形能力且沖壓速度快，但溫成形時(shí)需要對(duì)板料和模具同時(shí)加熱，增加了工藝的復(fù)雜性[7-8]。與以上提到的冷沖壓、超塑性和溫成形相比，鋁合金熱沖壓時(shí)，板料加熱到一定溫度可以提高板料的成形性，同時(shí)對(duì)原材料的晶粒尺寸要求不高，也不需要對(duì)模具進(jìn)行加熱，可以在1次沖壓過(guò)程中快速成形形狀復(fù)雜的零件，以往需要先成形幾個(gè)尺寸稍小的零件，然后再用拼焊等手段將幾部分連接成一個(gè)整件[9-10]。

沖壓完成后，零件需要在模具上保壓一段時(shí)間，由此既可以抑制零件的回彈，也可以起到冷模具淬火的作用，從而提高零件的成形精度和力學(xué)性能[11-12]，但在熱沖壓大尺寸鋁合金零件時(shí)，存在諸多成形缺陷，比如破裂如圖1（a）所示、起皺如圖1（b）所示及回彈等缺陷，數(shù)值模擬則可以用來(lái)研究鋁合金熱沖壓過(guò)程和降低成形缺陷出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。……