基于FLD的温热成型条件下铝合金板冲压板料的成型性能研究

摘 要 在最近几年内，关于轻量化材料的研究越来越多，在轻量化材料当中，铝合金在室温状态下，其成形的性能相对较差，温热成型工艺能够有效的解决铝合金室温状态下存在的成形差的问题。FLD多应用在分析板料冲压成形模拟当中，尤其是在温热成形的状态下，能够有效的判断其成形性能。本文首先對FLD进行了基本概述，然后针对温热成型条件下5754铝合金板冲压板料的相关实验阐述和分析，最后，提出了影响因素对FLD影响的分析和误差的量化。

关键词 FLD 温热成型 铝合金板冲压板料

1 FLD概述

成形极限图（Forming Limit Diagram，FLD）主要是在已经制备好的坐标上进行网格设置，主要是通过加载的方式促使材料膨胀，材料在膨胀的过程中就会发生变形，从而就可以有效的测量出破裂或失衡时的€%^1、€%^2，也就是我们常说的长轴和短轴方向。另外，在改变材料并测量得到长轴和短轴的值后，在坐标当中找到相应的试点，然后对试点进行连线，需要注意的是，连线采用的平滑的曲线，而不是直线，最终得到成形极限图。一般来说，成形极限曲主要可以分为安全区、破裂区及临界区三个区域。早在80年代就有相关的研究，随着计算机应用技术以及模拟操作的发展和进步，温热成型条件下铝合金板冲压板料的成形性能研究也日趋成熟，使得传统的成形技术逐渐科学化和合理化。

2温热成型条件下5754铝合金板冲压板料的相关实验

首先，选择5754铝合金板冲压板料，要想更好的对铝合金板冲压板料进行研究，就必须在测量之前对其表面的应变量进行有效的测量，选择一个有效的网格圆，并且保证网格圆的直径保证在0.75mm左右，半径为1.5mm左右。其次，在进行实验过程中选择一个合理的加热装置，从而确保在加热过程中的成形温度能够进行有效的控制。最后，在5754铝合金板冲压板料当中涂抹润滑涂层，这样做的主要目的就是有效减少摩擦系数，避免由于摩擦系数过大影响实验结果。在以上过程完成之后，将5754铝合金板冲压板料放入到加热装置当中记性冲压，并保证加热装置的温度维持在250℃左右即可，然后选取测量的平均值作为实验数据进行分析。

在温热条件下对5754铝合金板材料冲压板料的实验结果当中，在标准范围内的单轴拉伸应变状态和双轴拉伸应变状态下得到了相应的值，但是所得到的结果并不包含在单轴拉伸应变线（€%^2/€%^1=–0.5）和双轴拉伸应变线（€%^2/€%^1=1.0）上，换个角度表述就是该数值在理论和实际之间存在一定的误差。针对于温热成形条件状态下受到了加热装置的限制，在当前标准当中进行相关规定的实验设备并不是十分适用，应进行一定的改善。同时，在试样与凸模之间，受到润滑剂和加热装置的影响，摩擦系数也会发生一定的变化，这些都对温热成型条件下5754铝合金板冲压板料的准确性造成影响。因此，为了更好的获得在温热条件下的一个准确的成形极限图，就应量化FLD的相关影响因素和存在的误差。

3影响因素对FLD影响的分析和误差的量化

3.1影响因素对单轴拉伸应变状态的影响

在当前FLD的国际标准当中，编号是1的应变路径就是单轴拉伸应变状态，从理论的角度来看，单轴拉伸应变状态下得到的相应数据点应主要集中在单轴的拉伸应变线上，在温热成形的条件下，实验和理论数据之间就会存在一定的误差，所以，就需要找到FLD实验单轴拉伸应变状态下的实验数据产生误差的应县该因素并量化误差对FLD的准确性就显得十分重要。另外，在研究温热成形条件下所产生的单轴拉伸应变误差造成的影响因素，在FLD右半部分就是双拉变形区，即€%^2/€%^1>0，而左半部分是拉压变形区，即€%^2/€%^1<0，因此，要想更好的对其进行分析，就必须掌握几何尺寸与摩擦系数两个方面对误差的影响，才能确保结果的准确性。

3.2影响因素对双轴拉伸应变状态的影响

在当前FLD的国际标准当中，编号是6的应变路径就是双轴拉伸应变状态，根据国际标准当中给出的图例可以了解到，双轴拉伸应变状态主要针对的是主应变和次应变两者之间存在的关系，简单来说就是次应变与主应变的比理论值为 1的一种应变状态。从理论的角度来看，双轴拉伸应变状态下所得到的实验数据点需确保在双轴拉伸应变线的范围上，但在，在加热装置辅助作用下的温热成形条件下，实验数据往往会与理论之间存在一定的误差，只有找到FLD在实验后双轴拉伸应变状态下得到确切的实验数据，然后对两者之间存在的误差的影响因素进行合理的量化，确保结果的准确性，才能更好的对其成形性能进行改善。

综上所述，对于成形极限图的研究从20世纪就已经开始，在经历了长时间的研究之后，在理论和实验方面都得到了一定的进展，对于温热冲压成形条件下铝合金冲压板料在加热设备的作用下，当前的标准存在一定的误差，需要进行相应的改善，使用润滑剂能够减少摩擦系数，有效提高实验结果的准确性。

参考文献

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[2] 庄蔚敏，曹德闯，叶辉.基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热冲压成形极限图[J].吉林大学学报（工），2014，44（2）：409-414.

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