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摘要：對工業純鋁在不同工藝參數下進行超塑成形試驗，分析確定出了相應的成形極限界域(FLD曲線)，利用此曲線可看出板料的變形特點以及預見危險點。
關鍵詞：工業純鋁；吹塑成形；極限界域

一、前言

成形極限圖(FLD)是用來表示金屬板料在變形過程中，在不同應變路徑下的局部失穩極限應變e1和e2(工程應變)或ε1和ε2(真實應變)構成的曲線或條帶區域。當板料變形時的兩個主應變落在FLD中的成形極限曲線之上，則板變形時就會破裂；反之，則安全。FLD曲線它全面反映了板料吹塑成形時在雙向拉應力作用下的成形極限，同時也反映了金屬的流動規律。超塑成形時，由于影響其變形的因素很多，將應變狀態圖與FLD曲線比較，即可清楚地看出不同因素下板料上各點的應變及哪些部位易破裂等情況，在以后成形時，可對危險部位采取措施防止破裂。

二、試驗裝置

本試驗是對工業純鋁板(料厚t=0.4mm)在4種不同溫度、加壓速度、保溫時間下利用4套凹模(圓形、正方形、正三角形和長圓形)進行的正交試驗。試驗裝置如圖1所示。

圖1

三、吹塑成形極限圖的繪制

1.網格圓的制作

目前，繪制FLD曲線大多采用應變分析的網格法。即：在板料上制作許多圓形小網格。當吹塑成形時，圓網格在拉應力作用下變為橢圓形，橢圓形的長、短軸就分別表示了最大應變量和最小應變量。

本試驗根據4種不同的模具形狀，分別在Φ136mm的板面上制作出了相應的網格圓，網格圓直徑為2.5mm(以圓形和正方形為例)(見圖2)。

圖2

2.圓網格的測量及應變計算

用測量顯微鏡測量變形后橢圓形的長、短軸尺寸，代入以下公式計算其工程應變

式中do——網格圓初始直徑
d1——網格圓畸變后的長軸尺寸
d2——網格圓畸變后的短軸尺寸

3.繪制FLD曲線

將計算出的工程應變描在坐標平面內，即可得到相應工藝參數下的成形極限圖(見圖3)。

圖3

四、結果分析

將制作的FLD曲線與對應的應變狀態圖比較，可以看出：對于圓形工件來說，危險點在圓頂部位。這是因為在成形過程中，材料受雙向拉應力的作用，使得表面積增大而厚度減小，圓頂處ε最大，厚度變薄最嚴重，一旦此處的拉應力超過了其強度，圓頂處就會破裂。

對于正方形工件來說，危險點在圓角處。這主要在吹塑成形開始時，試樣與模具首先在圓角處貼緊，摩擦力最大，材料的流動比較困難，在較大的壓邊力作用下，此處材料因強度不足而易破裂。

五、結論

本文利用吹塑成形方法，用4套不同的凹模成形鋁板，作出各工藝參數下對應的成形極限圖，將成形極限圖與對應的應變狀態圖相比較，分析確定出了危險點。分析結果與實驗是相吻合的。

參考文獻
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