模具温度对铝合金板拉深性能的影响

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    关键词：铝合金板；差温拉深；温度布置；有限元模拟

1  前  言

    随着汽车工业的高速发展及人类环保意识的日益增强，对汽车安全性和燃油效率的要求越来越高，使得汽车用板逐步向轻量化材料方向发展。铝合金具有比强度高、抗腐蚀性好等优点，在保证不降低汽车原有的安全性能下，明显地减轻了汽车自重，达到了节能和环保的目的。但铝合金板在室温下塑性较低，常温拉深性能差，更易发生开裂和起皱现象，尺寸精度难以控制，无法顺利加工出形状较复杂的车身覆盖件。研究表明[1,2]，在温成形条件下（200～350℃），铝合金板塑性被大大提高，并且流动应力被降低。与常温拉深相比，温成形条件下，可明显改善板料的拉深性能，并且成形件回弹量小，零件表面质量好。因此，采用温成形技术生产铝合金覆盖件，可以大大促进其在复杂车身零件上的应用。

    在温拉深中，初始温度场的设置对成形性能产生着重要的影响。Ayres等人[3]在考虑温度梯度的基础上，实验研究了铝合金板温拉深过程，结果显示，温度对于颈缩现象的产生具有重要的作用。Naka等人[2]利用圆筒件拉深试验，实验研究凹模法兰温度对5182-O拉深比的影响，研究发现，随着法兰温度升高，拉深比增大。Li等人[4]也做了类似的实验研究，并发现拉深高度随着凹模法兰温度升高而增大，而随着凸模温度的升高而减小。为了提高复杂形状零件的可成形性和工艺的鲁棒性，很有必要合理确定温拉深中初始温度分布。通过有限元模拟和实验设计方法确定拉深中初始温度分布，是一种高效率的方法[5]。

    本文采用商用有限元软件ABAQUS，对汽车用铝合金板的圆筒件拉深过程进行数值模拟，并通过实验设计方法，探讨温度分布对铝合金板拉深性能的影响规律，为差温拉深中温度场设置提供参考。