專利名稱：一種基于最大m值法控制超塑性脹形氣壓加載的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈑金超塑性脹形氣壓加載的控制方法，尤其涉及采用基于最大m值法控制鈑金超塑性脹形氣壓加載的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值是材料超塑性能的重要特征參數(shù)，通常m值越大超塑性越好。目前，超塑性脹形中常采用恒應(yīng)變速率氣壓加載方法，該方法中的應(yīng)變速率，是速度突變法或恒應(yīng)變速率法拉伸實驗獲得的一個最佳應(yīng)變速率。然而，應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值的測量隨應(yīng)變的不同而不同，即材料變形的最佳應(yīng)變速率隨變形程度而變化。已有實驗表明，最大m值法比恒應(yīng)變速率拉伸獲得了更顯著的超塑性(如附圖I所示)?？梢娀谧畲髆值法的應(yīng)變速率控制超塑性脹形氣壓加載，比恒應(yīng)變速率控制的氣壓加載方法，更能提高材料的超塑性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于最大m值法控制超塑性脹形氣壓加載的方法，它采用最大m值拉伸獲得的瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程，取代恒應(yīng)變速率拉伸獲得的最佳應(yīng)變速率定值，去控制脹形氣壓加載。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，方法步驟為首先，采用最大m值法拉伸實驗取代常規(guī)確定最佳應(yīng)變速率的恒應(yīng)變速率或速度突變拉伸實驗，該實驗根據(jù)m值變化趨勢和按照最大m值的原則拉伸試樣，獲得材料應(yīng)變速率始終處于瞬時最佳應(yīng)變速率附近循環(huán)變化的曲線；其次，運用數(shù)值分析手段，擬合最大m值拉伸實驗獲得的實際應(yīng)變速率與真應(yīng)變曲線，建立瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程；最后，借助數(shù)值模擬方法，計算超塑性脹形中變形最集中區(qū)域的瞬時應(yīng)變速率，使其值依據(jù)擬合后的瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程而變化，完成氣壓加載控制。本發(fā)明的優(yōu)點是創(chuàng)新地采用比單個最佳恒應(yīng)變速率更能激發(fā)超塑性能的瞬時最佳變形速率與真應(yīng)變方程，去控制超塑性脹形氣壓加載，使得材料在隨真應(yīng)變變化的瞬時最佳應(yīng)變速率下脹形，成形的零件厚度更均勻、成形能力更強，具有很高的實際應(yīng)用價值。
圖I鈦合金最大m值法、恒應(yīng)變速率法、恒速拉伸試樣對比 圖2 TC6最大m值拉伸獲得的應(yīng)變速率變化波形 圖3最大m值法拉伸應(yīng)變速率曲線包絡(luò)線中心線；
圖4 Ca)應(yīng)變速率曲線包絡(luò)線中心線及其擬合曲線；(b)應(yīng)變速率曲線擬合報告；
圖5最大m值超塑性脹形氣壓控制流程圖。
具體實施方式
在超塑性變形過程中，通過控制變形速率，使應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值始終趨于最大值，與常規(guī)的恒速法及恒應(yīng)變速率變形方式相比，可以獲得更高的超塑性(如附圖I所示)。材料拉伸變形過程中，不斷監(jiān)測材料的m值，及時調(diào)整應(yīng)變速率，保證m值始終最大，直至試樣拉斷，從而獲得一條應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系曲線(如附圖2所示)。而該應(yīng)變速率變化曲線的走向或者說它的包絡(luò)線的中心線即為難以測定的瞬時最佳變形速率隨真應(yīng)變變化的曲線。其次，綜合運用數(shù)值分析擬合等手段，建立瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程。最后，借助數(shù)值模擬方法，計算超塑性脹形過程中的變形集中區(qū)域的瞬時應(yīng)變速率，使其值依據(jù)擬合后的瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程而變化，而不是在目前常用的一個最佳應(yīng)變速率定值下變形。
本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于采用最大m值法拉伸試樣，構(gòu)建了瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程，改變常用超塑性脹形氣壓加載方法，開發(fā)基于瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變關(guān)系方程的控制方法。以TC6鈦合金最大m值超塑性脹形氣壓加載方式的建立為例。具體方法如下
在900°C變形溫度，最大m值超塑性拉伸實驗過程中采集的數(shù)據(jù)為速度V、位移A L，如表I所示
表I最大m值法拉伸試驗數(shù)據(jù)采集表
' 2G0 §0O
I3 ￡&sas mt-mt o m a m o xm通過換算可得
%r
應(yīng)變速率
/
￡■ = In— = ln(l + 真應(yīng)變
In4
I 丨
式中vC' v —夾頭的初始速度、瞬時速度，單位mm/min;
U I、Al -分別為試樣的初始標距長度、瞬時標距長度、位移，單位mm
現(xiàn)在已知真應(yīng)變、應(yīng)變速率，建立TC6鈦合金最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變關(guān)系曲線。差值法提取最大m值超塑性變形的應(yīng)變速率曲線包絡(luò)線的中心線，如附圖3所示。通過數(shù)據(jù)擬合回歸分析方法，獲得以真應(yīng)變?yōu)樽宰兞?，?yīng)變速率為因變量的擬合方程。附圖4 (a)可知擬合曲線與實驗所得曲線基本一致。附圖4 (b)為擬合報告，包括擬合方程、及方程中各參數(shù)的擬合值。由擬合結(jié)果即可建立TC6鈦合金最佳應(yīng)變速率與真
變先綠程
權(quán)利要求
1.一種基于最大m值法控制超塑性脹形氣壓加載的方法，其特征是方法步驟為首先，采用最大m值法拉伸實驗取代常規(guī)確定最佳應(yīng)變速率的恒應(yīng)變速率或速度突變拉伸實驗，該實驗根據(jù)m值變化趨勢和按照最大m值的原則拉伸試樣，獲得材料應(yīng)變速率始終處于瞬時最佳應(yīng)變速率附近循環(huán)變化的曲線；其次，運用數(shù)值分析手段，擬合最大m值拉伸實驗獲得的實際應(yīng)變速率與真應(yīng)變曲線，建立瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程；最后，借助數(shù)值模擬方法，計算超塑性脹形中變形最集中區(qū)域的瞬時應(yīng)變速率，使其值依據(jù)擬合后的瞬時最佳應(yīng)變速率與真應(yīng)變的關(guān)系方程而變化，完成氣壓加載控制。
全文摘要
一種基于最大m值法控制超塑性脹形氣壓加載的方法，首先，根據(jù)m值變化趨勢和按照最大m值的原則對試樣進行超塑性拉伸實驗，獲得材料應(yīng)變速率始終處于瞬時最佳應(yīng)變速率附近循環(huán)變化曲線，而應(yīng)變速率變化曲線的走向或者說它的包絡(luò)線的中心線即為難以測定的瞬時最佳變形速率隨真應(yīng)變變化的曲線；其次，運用數(shù)值分析等手段，擬合最大m值拉伸實驗獲得的實際應(yīng)變速率與真應(yīng)變的曲線。本發(fā)明的優(yōu)點是常用的超塑性脹形氣壓加載方式為基于恒應(yīng)變速率控制，而最大m值拉伸較恒應(yīng)變速率更能顯著提高材料超塑性能。
文檔編號B21D26/027GK102626735SQ20121006676
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者徐雪峰, 王高潮 申請人:南昌航空大學