輕型材料電致塑性衝壓成形機理和技術的研究

《輕型材料電致塑性衝壓成形機理和技術的研究》是依託上海交通大學，由董湘懷擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：輕型材料電致塑性衝壓成形機理和技術的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董湘懷
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

針對高強鋼和鋁鎂合金等輕型板材進行系統的電致塑性拉伸實驗和相同溫度條件下不加電的對比實驗，分別考慮熱效應與純電致塑性效應的影響、以及它們的互動影響；採用微觀組織分析以及數值模擬等手段，分析電致塑性效應對試件微觀組織的影響，如回復與再結晶、晶界滑移、微裂紋尖端鈍化、位錯密度變化等，從而獲得對不同條件下電致塑性機理的正確理解；分析溫度、應變、應變速率以及電脈衝參數對材料的流動應力、應力鬆弛、韌性破裂等力學性能的影響規律，建立便於實際套用的考慮電致塑性效應影響的相應理論模型，為電致塑性衝壓技術研究建立必要的理論基礎；以上述研究為基礎，研究開發電致塑性沖孔、翻孔、包邊、拉深、回彈控制等工藝方法，著重解決在塑性變形區域安全、有效地引入脈衝電流，最佳化電流參數及其與模具行程的協調等問題。本項目研究將推動電致塑性成形技術的套用和推進輕型材料在汽車製造業中的套用，具有重要的理論意義與實際價值。

結題摘要

針對DP980和QP980高強鋼板以及AZ31鎂合金板進行了系統的單向拉伸和應力鬆弛實驗，其中包括施加不同頻率和電流密度等電參數的電脈衝、同時採用吹風控制試件溫度的電脈衝輔助實驗以及相同溫度條件下不加電的等溫實驗。通過相同溫度下通電與不通電的對比實驗，確認AZ31鎂合金通電時比不通電時流動應力降低，即存在純電致塑性效應；而DP980高強鋼板則不存在這種效應，甚至隨著溫度升高而發生馬氏體分解和低溫脆性，使流動應力增大、塑性降低，即存在反電致塑性效應。基於實驗結果針對相應材料分別建立了多種考慮溫度影響、以及同時還考慮電脈衝參數影響的流動應力模型和應力鬆弛模型。採用金相、電鏡以及EBSD等分析方法，分析了溫度和電脈衝對塑性變形中AZ31鎂合金的孿晶、再結晶以及織構的影響，對高強鋼板馬氏體分解的影響，以及材料微觀組織演化與流動應力和應力鬆弛等力學行為的關係，深化了對不同條件下電致塑性機理的理解。開展了電致塑性彎曲回彈、包邊、翻孔、拉深等工藝實驗，結果表明，通電對板材衝壓成形性能的改善效果與材料是否存在純電致塑性效應有密切關係，衝壓成形性能改善的主要原因是熱效應，而通電則是快速局部加熱塑性變形區的一種有效手段。電脈衝輔助彎曲回彈實驗結果表明，不論材料是否存在純電致塑性效應，通電都能有效地抑制彎曲後的回彈，根據應力鬆弛模型推導的回彈角預測模型能給出準確的預測結果。電脈衝輔助滾輪包邊實驗結果表明，通電能有效地改善室溫下塑性較差的鎂合金的包邊性能。電脈衝輔助翻孔實驗結果表明，材料的翻孔性能隨溫度升高而改善。電脈衝輔助拉深實驗結果表明，AZ31鎂合金板的拉深性能主要是隨溫度升高而改善，而DP980高強鋼板的拉深性能則未隨著通電而改善。本項目研究有助於推動電致塑性成形技術的套用和推進輕型材料在汽車製造業中的套用。