[发明专利]一种基于热-流多场耦合的板材成形极限研究方法

说明书

一种基于热‑流多场耦合的板材成形极限研究方法是以流体介质作为传力载体，将常温下的预成形与高温终成形相结合，研究复杂应变路径下的板材成形极限。定义为：初始冷预成形阶段，上模下行与下模闭合将板料压紧在模具中间，液控系统调节液室流体的工作压力值P，密封装置保证工作压力值的恒定，实现板材不同的塑性变形量；高温终成形阶段，液控系统对液室压力泄压，保留材料的塑性变形。然后，通过温控系统控制上模中的加热装置，实现模具温度的可控调节，保证板料与模具温度的一致性。继续加大流体压力，材料发生破裂失效，试验结束。预变形量hsubgt;0/subgt;和加热温度T对不同材料成形极限的影响规律的总结，对新材料和新工艺的开发，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属板材成形极限技术领域，特别是涉及一种热物理场与流场耦合作用下板材成形极限的研究方法。

背景技术

由于环保和节能减排的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的主要趋势，实现该途径主要包括结构轻量化、轻质材料和整体化要求等，其中轻质金属材料是最主要的解决方法，既能实现重量的减轻，又保证了足够的使用强度，极大地保护了人们的生命安全。但是大多数轻质金属材料在常温下存在塑性差、成形极限低、回弹变形大等缺陷，利用传统的成形工艺无法满足材料预期变形量的要求。因此，从改善材料内部组织和受力状态角度出发，许多学者对新型成形工艺进行了大量研究。

充液成形技术作为一种柔性成形工艺应运而生。充液成形工艺以高压流体作为传力介质，取代刚性凸模或者凹模，使原始坯料在均匀的流体高压作用下同时发生塑性变形，最后贴靠模具完成最终成形。充液成形工艺因为“流体润滑”和“摩擦保持”的作用机理，使得最终产品具有表面质量好、变形受力均匀、回弹变形小、成形极限高等显著特点。然而，有些特殊的难变形轻质金属材料，仅仅利用充液成形仍然无法显著提高其变形极限，结合高温下材料变形流动性好的特点，因此越来越多的将充液成形与高温成形结合起来的复合成形工艺又进一步地被提出。其中，充液成形的变形量与高温成形的温度是该复合成形中的两个关键工艺参数，两者的不同工艺组合形式将会影响材料的最终变形能力，以成形极限量进行表征。对于不同的材料而言，相同的两者组合形式下，其最终的成形极限也会存在差异。这些问题不仅会影响具体工艺路线的制定，同时还会影响材料的综合利用率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种利用充液成形可以提高成形极限和高温环境下材料塑性流动性好等特点，将常温预成形与高温终成形结合起来的热-流多场耦合的板材成形极限研究方法。

为了达到上述目的，本发明提供的一种基于热-流多场耦合的板材成形极限研究方法按顺序包括如下步骤：

1)将热控系统和液控系统分别与总控制系统的预留接口进行对接，然后进行空载条件下的系统调试，保证各个系统可以实现正常的可调功能。

2)将板料放置在下模上，运行总控制系统从而实现液控系统的执行。液控系统经由下模中的进油口向液室内通入流体介质，流体介质充满液室与板料下表面接触，液控系统暂停，此时液室压力P为0，密封圈安装在上模的密封槽中。在试验过程中，耐高压密封圈可以保证液室压力值P的恒定不变。

3)上模按照设定的运行速度下行，进行合模。因为该充液成形为主动式成形方式，所以通过控制压边力的方式，液压机施加成形力F给上模，保证成形过程中板料压紧在上、下模具中间，不发生移动，从而保证了板料受双向拉应力状态而发生纯胀形变形。液控系统继续向液室内通入高压流体，通过设置高压流体介质的压力值P，实现板料在预成形阶段初始变形量h₀的可控调节。