铝锂合金薄板微结构辊压微成形缺陷及其电致塑性效应数值模拟研究

摘要：

目的 研究微结构形状及尺寸、压下量、温度、电流强度和电流路径对电流辅助辊压成形的影响规律,分析辊压过程中多物理场耦合行为,探究电致塑性效应对辊压成形的作用机理,并以此来解决薄板微结构形性协同控制关键问题.方法 采用 ABAQUS 建立微结构辊压有限元模型,通过辊压成形数值模拟方法进行相关研究.首先设计了三因素三水平正交试验,探究了沟槽形状、沟槽深度、压下量对成形效果的影响.其次通过改变电流大小、对比辊对辊(R2R)和辊对板(R2P)2 种电流路径、对比电流辅助辊压和等温辊压模拟试验来依次探究电流强度、电流路径、电流的非热效应对铝锂合金薄板微结构辊压成形过程中微结构填充率与板材翘曲高度等辊压成形缺陷的影响规律.结果 在R2R电流路径下,电流分布于整个板厚空间,而在R2P电流路径下,电流主要分布于材料表面,2 种路径下的温度与应力分布相似,但R2R下的峰值温度略高,约高 20℃;峰值应力略小,约小35 MPa.当压下量与微沟槽宽度越大、沟槽形状越接近矩形时,辊压填充高度和翘曲高度均越大.在相同温度下,与等温辊压相比,电流辅助辊压微结构填充高度更高.三角形微沟槽在 100 A、30%压下量时的辊压填充高度提升率高达 7%.在等温辊压下,微结构填充时的塑性流动主要分布于表层;而在电流辊压下,微结构填充时的塑性流动在整个板厚范围内分布得较为均匀,且应力集中不明显.温度对辊压微结构薄板翘曲程度的改善作用较小,电致塑性效应大幅改善了微结构薄板辊压翘曲程度,翘曲高度减小约70%.结论 从焦耳热均匀性角度来看,电流路径选择R2R更优.通过改变压下量、微沟槽宽度与形状可以改变微结构辊压成形效果.相较于等温辊压,电流辅助辊压可以提高辊压填充高度、减小板材翘曲高度,故其成形效果更好,说明电流非热效应可以促进辊压成形的进行.

关键词：铝锂合金、电流辅助、成形缺陷、微结构、电致塑性效应

所属期刊栏目：15

分类号：TG335.5+5(金属压力加工)

在线出版日期：2023-10-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：82-94