工業純鋁板材以其優良的延展性被廣泛應用于需要有良好的成形性和高抗蝕性的零部件生產當中。由于軋制板材的力學性能具有各向異性,在拉深過程中會使杯壁產生凹凸不平的制耳,這種缺陷使得板材成品率及利用率降低。本文通過拉伸實驗、沖杯實驗、顯微組織觀察以及織構檢測等手段,重點研究了深沖件板料——1100工業純鋁板材在三種不同熱處理工藝條件下力學性能的各向異性,及其對深沖制耳率的影響。對板料深沖制耳進行了數值模擬計算,并同實驗結果進行了對比。本課題在傳統金屬板材的高精度化方面探索一條適用于深沖板材加工生產的研究路線,為企業質量控制提供參考。 通過對三種工藝方案生產的板材進行拉伸、沖杯試驗測得板材的力學性能以及制耳率,板材的力學性能(抗拉強度、延伸率)均達到了1100工業純鋁O態的范圍,并將這些結果進行了分布函數擬合以及各向異性指標測算,得到了板材各向異性效果與制耳率之間的關系。通過分析發現,在各種力學性能指標中,塑性應變比(厚向異性指數)的各向異性行為與制耳效果相吻合,將塑性應變比作為衡量板材制耳標準非常切合實驗過程所反映的規律。從顯微組織以及織構方面說明了后兩種板材力學性能各向異性及制耳的產生原因。主要織構密度水平的降低使得板材織構隨機化分布更為明顯,因此,板材由0°/90°制耳轉變為方案三的較小制耳,并且制耳率已經低于2%,達到了成品的制耳率要求。 通過自定義Dvnaform軟件中36號板材模型相關參數,對拉深實驗進行了數值模擬。模擬結果在板材的制耳方向以及制耳率大小方面與實驗結果相吻合,通過其他相關參數的優化,可以達到最終模擬精度要求。與此同時,通過最終結果的壁厚分布,分析了板材拉深過程中的減薄規律,找出了影響沖杯制耳大小及方向的原因(塑性應變比及其方向分布)。 通過本文的研究,獲得了軋制板材力學性能各向異性的評價基礎;與此同時,找出了板材力學性能各向異性對制耳率的影響;在數值模擬方法上進行了探索。為今后降低板材各向異性的研究提供了技術指導。
