预测温度、应变速度和应变路径对轻质金属合金成形极限的影响



预测温度、应变速度和应变路径对轻质金属合金成形极限的影响

为遏制CO2的排放，在车辆结构中大量采用轻质合金材料，且有逐渐增加的趋势，因此采用热冲压技术利用合金生产汽车组件已得到广泛应用；但由于室温下的有限可成形性，有必要采用高温技术。随着能产生日益复杂组件的新颖热冲压技术的出现，在恒定温度、应变速度和应变路径确定的常规情况下，成形极限图（FLD）已经不能提供可成形性的准确定义，尤其是在热处理、成形与模具淬火（HFQ）的过程。因此，这就需要开发粘塑性模型来预测应力-应变关系，并做出受温度、应变速度和成形时应变路径发生改变等影响下的轻型薄壁金属合金的FLD。

选用轻质铝合金材料AA5754，建立粘塑性模型，建模时需要考虑流动应力变化、变形过程、Hosford屈服原则下金属板各向异性等因素，再利用单向拉伸试验对模型进行校准，然后应用于对该材料FLD的预测。对模型分别进行两组试验，温度为200°C和300°C，应变速度为75mm/s，结果是两种流动应力曲线基本平行，这表明AA5754在200°C和300°C时的应变硬化基本相同。但应变硬化率系数发生了改变，200°C时为0.078，300°C时为0.125，即高温下的应变率强化效应，会导致成形性增加。进行应变速度为20mm/s和300mm/s，温度为250°C时的试验，结果表明无论应变硬化和应变硬化率都有所增加，能提高成形性。应变硬化在低温条件下更显着，而应变硬化率在较高温度下是主导因素。在AA5754的FLD中能成功捕获到应变路径的变化，即单轴预拉伸增强双轴应变时材料的可成形性，同时双轴预拉伸可增强单轴应变时材料的成形性，这与先前的一些预测一致。

Omer El Fakir et al. 11th International Conference on Technology of Plasticity, ICTP 2014, 19-24 October 2014,Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan.

编译：倪媛媛