鋁合金闆沖壓成形材料試驗研究與應用 

 一、鋁(lǚ)合金闆應用特點(diǎn)

随著(zhe)汽車保有量的增加，給資源、環境帶來瞭(le)越來越大的壓力，減輕汽車質量，提高燃油效率，降低排放以減少環境污染成爲各汽車廠商的重要發展方向，鋁合金具有密度低、比強度高、耐腐蝕性好、抗沖擊性好等優點，是汽車輕量化的重要材料之一。

二、鋁合金闆沖(chōng)壓中的優缺點(diǎn)及質量控制

1.與鋼闆相比，鋁合金闆總伸長率偏小，在室溫下成形性不如鋼闆，沖壓成形時容易出現開裂、縮頸、 起皺等缺陷，通過試錯的方法消除這些缺陷，會導緻修模周期長，開發費用高
。採用數值模拟技術，可以有效地預測鋁合金沖壓成形中的開裂、起皺等缺陷， 然後進行優化設計，降低成形缺陷發生的風險，以指導沖壓模具開發和成形工藝制定，随著計算機技術的發展，數值模拟技術在鋁合金闆材成形分析上得到廣泛應用。   

2.基於(yú)Barlat89 屈服準則，對鋁合金引擎蓋内闆進行沖壓數值模拟，從起皺和開裂方面對比分析，數值模拟結果和實驗結果吻合較好，基於(yú) Hockett-Sherby硬化模型、Barlat89 屈服準則，對鋁合金前圍闆進行拉延成形數值模拟，指導前圍闆模具開發和沖壓工藝制定，産(chǎn)品沒有明顯起皺和破裂缺陷。 

基於(yú)Hollomon、Krupskowsky、Power硬化模型
，對杯形件拉深成形進行數值模拟，從拉深深度、截面厚度對比分析瞭(le)數值模拟與實驗結果。

3.随著(zhe)光學測量技術的發展，在成形極限試樣上印制網格，通過ARGUS光學應變測量系統，全面表征瞭(le)試樣變形後的應變狀态。因此
，在沖壓成形過程中，採用光學應變測量系統可以更好地對比數值模拟與實驗結果，全面瞭(le)解沖壓零件的變形狀态。

三、以5754-H111 鋁(lǚ)合金闆爲例的對(duì)比分析

爲瞭(le)提高鋁合金沖壓成形數值模拟的可靠性，需要建立準確的材料模型，並(bìng)求解出相關的材料參數，以表征鋁合金材料的成形性能。通常情況下，沖壓成 形用材料模型主要由硬化模型、屈服準則和成形極限組成。本文以1.5 mm厚 5754-H111 鋁合金爲研究對象，分别進行單向拉伸試驗、單向壓縮試驗和成形極限試驗，研究适合5754-H111鋁合金的成形用材料模型
，基於該材料模型，以某汽車大梁爲對象，對其進行沖壓成形仿真分析，並(bìng)通過沖壓試驗，在闆料上印制網格，採用光學應變測量系統測量變形後的應變，與數值模拟結果對比分析
，驗證模型的可靠性。 

四、試驗結論

1) 通過單向拉伸和單向壓縮試驗
，獲得瞭(le)5754-H111鋁合金的硬化曲線，並(bìng)採用Hollomon方程、 Krupknowsky 方程和 Voce 方程進行拟合，結果表明 Voce 方程拟合效果較好。     

2) 通過 0°、45°、90°三個方向拉伸試驗獲得的 r 值，求解得到瞭(le)5754-H111鋁合金 Barlat89 屈服準則的材料參(cān)數分别爲 a=1.1173、p=0.9823、h=1、m=8。  

3) 通過設計不同寬度的試樣，獲得瞭(le)不同應變路 徑下5754-H111 鋁合金的成形極限曲線，該曲線可以用於(yú)判斷鋁合金零件的開裂區、風險區。     

4) 通過對大梁進行沖壓數值模拟和實際沖制，並採用光學應變測量系統，對大梁特定區域變形後的應變進行測量，並與數值模拟結果進行對比，結果表明， 建立的5754-H111鋁合金材料模型和沖壓數值模型是可靠的。 （來源：中國(guó)有色金屬學報(bào) ）