汽車用輕量化鋁合金板材溫成形極限研究.pdf

1、現(xiàn)代汽車技術(shù)的三大發(fā)展主題為安全、節(jié)能、環(huán)保。為應(yīng)對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，汽車輕量化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而車身材料的輕量化是推動(dòng)汽車輕量化的關(guān)鍵。材料的成形性技術(shù)則是材料輕量化的一個(gè)重要課題。選用包括鋁合金在內(nèi)的新型輕質(zhì)材料可實(shí)現(xiàn)減小汽車自身重量，以達(dá)到節(jié)能的目的。因此鋁合金的成形技術(shù)具有廣闊的技術(shù)發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用前景。鋁合金具有較高的比強(qiáng)度、良好的耐蝕性、可焊性、可回收性;但其冷成形性能、塑性性能相對(duì)較差。提升成形溫度可使其塑性提高、形變抗力降低，因

2、此鋁合金溫成形技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
　　汽車車身用鋁合金板材的溫成形是一個(gè)涉及到熱、力、微觀等多參數(shù)耦合的非線性過(guò)程，其溫沖壓工藝的應(yīng)用受到材料力學(xué)性能與微觀組織結(jié)構(gòu)、沖壓工藝參數(shù)與模具形狀設(shè)計(jì)等條件的限制。在金屬板材的塑性成形中，成形極限圖(Forming limit diagram-FLD)是判斷其成形成功與否的一個(gè)重要判據(jù)。針對(duì)特定材料的FLD的實(shí)驗(yàn)獲取方法比較復(fù)雜且如加載路徑、應(yīng)變速率、成形溫度等的影響因素眾多。盡管國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)

3、者已對(duì)高強(qiáng)鋼、鋁合金等輕量化材料在室溫下的FLD進(jìn)行了大量的研究，然而，對(duì)鋁合金板材在溫成形條件下成形極限圖的研究還鮮有涉及。有鑒于此，本文以汽車車身用輕量化6000系A(chǔ)l-Mg-Si合金為研究對(duì)象，圍繞其在溫成形溫度范圍內(nèi)的材料本構(gòu)關(guān)系、屈服準(zhǔn)則及各向異性特性，對(duì)其溫?zé)岢尚螛O限圖(TFLD，Thermal Forming Limit Diagram)的試驗(yàn)獲取方法、理論預(yù)測(cè)及其在溫成形條件下的有限元數(shù)值仿真和鋁合金溫沖壓成形的界面熱接

4、觸特性等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與理論研究。
　　首先進(jìn)行了25～400℃不同溫度、兩種不同應(yīng)變速率下的6061-T6鋁合金板材單向拉伸試驗(yàn)，獲得了6061-T6鋁合金板材在溫成形溫度范圍內(nèi)的熱力特性，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立了考慮溫度的6061-T6鋁合金板材的塑性本構(gòu)方程及各向異性屈服函數(shù);繼而通過(guò)半球形剛性凸模脹形試驗(yàn)法獲得了6061-T6鋁合金板材在溫?zé)釥顟B(tài)下的成形極限圖;以試驗(yàn)數(shù)據(jù)所得材料參數(shù)，基于M-K凹槽理論建立了理論預(yù)測(cè)的6061-T6