7050铝合金环件成形过程残余应力演化规律研究

作     者：陈贵江 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周涛;杨艳慧

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：7050铝合金 环轧 热处理工艺 数值模拟 残余应力 

摘      要：7050铝合金因其具有密度低、强度高,耐疲劳、耐损伤等优点而得到广泛应用。在制备7050铝合金环件的过程中,固溶淬火冷却处理是非常重要的环节,但该过程会使铝合金环件内部形成较大的残余应力,对环件后续加工过程中环件尺寸的稳定性、生产出来的产品的抗疲劳强度、应力腐蚀等能产生负面影响。因此,对7050铝合金环件成形过程残余应力的演化规律的研究就非常有必要。本文主要研究的主要内容: (1)对7050铝合金环件的环轧-固溶-冷胀形-时效工艺过程进行了数值模拟。并研究了此过程中残余应力的变化趋势,同时也分析了该过程中温度场和应力场的变化。数值模拟结果为环轧过程环件表层区域和心部区域是残余应力的主要分布区域,且残余应力的形成过程与环件轧制过程中几何形状的变化及温度场不均匀的变化有关;固溶淬火冷却过程结果为初期淬火处理时,环件内部应力首先是由环轧工艺累积所致,在高温固溶处理后,环件内部产生应力松弛,淬火过程中环件发生不均匀的塑性变形,产生淬火残余应力;冷胀形后环件的残余应力降低明显,但冷胀形模具会导致环件上胀形模具的间隙区域和中心部分的应力差别明显;时效处理后,环件残余应力的平均值得到明显的下降,同时残余应力的分布均匀性也得到了提高。 (2)通过盲孔法检测环轧-固溶-冷胀形-时效工艺过程中各阶段环件的残余应力并分析其数值大小和分布。结果表明:环件经环轧处理后,环件各测试面产生一个较小的残余应力;环件经历过淬火过程后,在其内部会产生较大的残余应力;进行冷胀形后可大幅降低环件残余应力,其降低幅度可达64%左右;在冷胀形后进行时效处理,环件整体残余应力进一步降低;经过淬火-冷胀形-时效工艺处理后的环件与淬火环件相比,环件的残余应力至少降低77%左右。