【作 者】許亮;徐從昌;李落星

　　【前 言】

　　鋁合金型材具有質(zhì)量輕、力學(xué)性能優(yōu)良、耐腐蝕性好等特性，被廣泛應(yīng)用于新能源框架式車(chē)身、軌道交通車(chē)輛和航空航天等領(lǐng)域。為滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等方面的要求，這些型材常被設(shè)計(jì)為彎曲構(gòu)件。

　　目前，鋁合金型材的彎曲加工方法主要為冷彎，其包括拉彎、繞彎和滾彎等工藝。圖1為典型的拉彎成形工藝過(guò)程，在彎曲之前對(duì)型材施加預(yù)拉力Fax，而后靠模并在彎曲力Fy、的作用下彎曲成形。由于型材截面復(fù)雜且薄壁中空，在彎曲過(guò)程中，型材橫截面在復(fù)雜應(yīng)力作用下，易產(chǎn)生成形缺陷，并導(dǎo)致尺寸精度難以精確控制[1-3]，使得彎曲變形后應(yīng)力沿截面分布不均勻，使型材橫截面上不但存在塑性變形區(qū)，而且還存在彈性變形區(qū)。因此，當(dāng)彎曲力矩卸載后，型材會(huì)產(chǎn)生彈性回復(fù)，即回彈現(xiàn)象[4]。在冷彎過(guò)程中，加載條件、保壓時(shí)間、接觸面之間的潤(rùn)滑以及卸載等工藝參數(shù)均會(huì)對(duì)回彈產(chǎn)生顯著影響，同時(shí)，型材自身的截面形狀、熱處理狀態(tài)也是影響回彈的重要因素。在多種因素的藕合作用下，型材冷彎回彈問(wèn)題變得復(fù)雜且難以精確控制[[5]截面畸變同樣是型材冷彎成形中難以避免的問(wèn)題。封閉截面型材彎曲過(guò)程中，當(dāng)型材橫截面的寬度與厚度之比較大、且內(nèi)部沒(méi)有支撐或者支撐較弱時(shí)，容易引起邊緣的塌陷而無(wú)法保持原型材的截面形狀。型材截面的抗畸變能力與型材截面形狀密切相關(guān)。在大多數(shù)的設(shè)計(jì)方案中，冷彎工藝需添加填充物(芯棒、細(xì)沙以及低熔點(diǎn)聚合物等)對(duì)型材空腔形成支撐，通過(guò)增加型材截面剛度來(lái)控制截面畸變。然而填充工藝繁瑣、回彈大，生產(chǎn)效率低，成本也較高。上述缺陷大大制約了高精度鋁合金彎曲型材的制備及應(yīng)用。

　　本文將結(jié)合實(shí)驗(yàn)與仿真，著重探究鋁合金型材擠壓一彎曲一體化工藝的成形精度。首先，依托搭建的鋁合金型材擠壓一彎曲一體化成形實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)6063鋁合金方管型材進(jìn)行擠壓一彎曲實(shí)驗(yàn)，獲得彎曲型材的回彈量和截面畸變量;其次，建立型材擠壓一彎曲一體化成形的有限元模型，模擬了擠壓一彎曲成形過(guò)程;最后，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)與仿真的結(jié)果，詳細(xì)討論了擠壓一彎曲一體化工藝中型材回彈和截面變形的主要規(guī)律及機(jī)理，并與冷拉彎成形進(jìn)行對(duì)比分析。

　　【結(jié) 論】

　?。?）擠壓一彎曲一體化成形工藝條件下，鋁合金材料的屈服強(qiáng)度與彈性模量之比降低，彎曲型材的回彈量比冷拉彎工藝下的回彈量減小了50%，回彈現(xiàn)象得到了有效抑制。型材回彈量與型材彎曲溫度呈負(fù)相關(guān)。

　　（2）彎曲過(guò)程中截面變形主要發(fā)生在外側(cè)表面，而型材內(nèi)表面在彎曲模剛性支撐下的變形量相對(duì)較小。相比冷拉彎，擠壓一彎曲一體化成形工藝中材料強(qiáng)度系數(shù)和硬化指數(shù)降低，材料均勻變形能

　　力提高，截面畸變量相較于T6態(tài)減小了約77 %，僅為0. 22 mm左右。

　?。?）擠壓一彎曲一體化成形工藝顯著降低了彎曲成形的回彈量與截面畸變量，有效提高了彎曲型材的尺寸精度。

　　以下是正文：