铝合金管材高温成形性能详解

行业动态 ????|???? 2020-01-09
摘要:由于拉伸试验中对材料进行单向加载,而在管材热油介质成形过程中材料所受的是双向应力,因此拉伸试验测得的延伸率不能准确地衡量管材在热油介质成形过程中的成形性能。

  由于拉伸试验中对材料进行单向加载,而在管材热油介质成形过程中材料所受的是双向应力,因此拉伸试验测得的延伸率不能准确地衡量管材在热油介质成形过程中的成形性能。通过热油介质胀形可以获得管材在双向应力状态下的极限膨胀率,用以衡量管材的成形性能。获得管材在不同温度和不同补料条件下的成形性能可为热油介质成形提供重要引导。
 
  通过纯胀形(无轴向补料),在不同的温度下进行胀形直至管材破裂,研究温度对极限膨胀率的影响。恒定胀形温度为220℃时,研究补料量对极限膨胀率的影响,相应的补料量分别为4mm、10mm、16mm和20mm。
 
  一、温度对极限膨胀率的影响
 
  图10-6为5A02铝合金管材在不同温度下胀形管件照片。从垂直于破裂方向测量胀形后管件的周长,计算极限膨胀率如图10-7所示。在纯胀形条件下,5A02铝合金管材在室温至100℃的温度范围内的极限膨胀率均较小,其值在8%左右。
 
  随着温度升高,管材极限膨胀率先逐渐增加而降低。极限膨胀率在温度为225℃时提高到最大,为18.1%,是室温的2.1倍。然而,当温度继续升高时,极限膨胀率略微降低,温度为265℃时的极限膨胀率降低为11.4%,极限膨胀率的整体水平仍高于室温。
 
 
  图10-6不同温度下胀形管件
 
  a)20℃;(b)150℃;(c)150℃。

 
  10-7不同温度下极限膨胀率
 
  相对于单向拉伸实验结果,总延伸率随温度升高而增加幅度明显高于极限膨胀率。当温度升高至230℃以上时,总延伸率随温度升高面增加,而极限膨胀率则随温度上升略微下降。这主要是因为随温度升高材料的应变强化能力显下降,表现为n值急剧下降;面应变速率强化增加的幅度不足以弥补这一下降,引起材料的强化机制被削弱,抵抗局部变形的能力下降,从而导致整体极限膨胀率降低。
 
  二、轴向补料对极限膨胀率的影响
 
  图10-8为5A02铝合金管材不同补料量下胀形管件照片,其胀形温度为220℃。图10-9为极限膨胀率随补料量变化关系。随着补料量的增加,极限膨胀率显著升高。纯胀形时极限膨胀率为16.1%,补料量为4mm和10mm时极限膨胀率分别上升至21.3%和27.9%。当补料量增加到16mm时,极限膨胀率提高到了33.2%。随着补料量继续增加,当补料量为20mm时,试件完全贴模且未发生破裂,成形出合格零件,膨胀率为35.4%,比纯胀形极限膨胀率提高了1.2倍。
 
 
  图10-8不同补料量下胀形管件
 
  (a)补料量4mm;(b)补料量10mm;(c)补料量16mm;(d)补料量20mm

 
  图10-9补料量对极限膨胀率的影响
 
  提高温度和增加补料量都有利于提高极限膨胀率。增加补料量对极限膨胀率的提高幅度大于温度升高对极限膨胀率的影响,并且温度越高需要的加热时间越长,耗能越大。因此在实际成形工艺中,应尽量选择较低的成形温度,主要依靠轴向补料来提高成形性能,这样可以充分发挥热油介质成形的优势。
 
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  部分文段和图片摘自:
 
  《现代液压成形技术》
 
  编辑:苑世剑
 
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