● 摘要
轻质合金薄壁类结构件以其比强度高、满足节能环保需求等特点在汽车及航空航天制造领域得到广泛使用，并推动了热介质成形技术等先进成形技术的发展。热介质成形技术结合了充液成形和热成形的优点，弥补了现有成形技术对轻质合金的成形效果差的不足，具有提高材料成形极限和降低设备吨位的双重优势。但热介质成形技术发展时间较短，许多关键问题有待摸索。本文以铝合金2A16材料的复杂曲面锥形件为研究对象，采用基础试验、工艺试验、理论分析和数值模拟相结合的方法，对铝合金板材热介质成形关键技术进行了深入研究。
本文通过单向拉伸试验，研究了铝合金2A16在20℃~300℃温度范围和应变速率0.0001s-1~0.005s-1范围内的塑性变形行为。基于试验数据，建立了适用于该材料的含温度和应变率影响因子的本构模型，并通过线性回归方法确定本构模型各相关参数。模型结果导入有限元模拟软件材料库中用于支持数值模拟计算。
使用结合半球形凸模胀形和椭圆液压胀形的复合试验方法研究了铝合金2A16板材的成形极限，获取了该材料在不同温度下的FLD，分析了温度对成形极限的影响规律。同时用M-K模型预测了该材料的成形极限曲线，预测曲线与试验曲线比较接近，得出预测模型具有较高准确性的结论。
使用理论方法对锥形件热介质成形过程中的受力状态进行了分析，推断出零件破裂判据及影响成形过程的影响因素。使用数值模拟方法制定了锥形件热介质成形的工艺路线，研究了相关尺寸、工艺参数对锥形件成形性能的影响规律，确定了合理的工艺参数。
考虑温度效应对模具尺寸的影响，设计了热介质成形模具，并对终成形压边圈刚度进行了校核。在理论分析和数值模拟的基础上进行了锥形件成形工艺试验，分析了成形零件壁厚分布和缺陷形式，并获得了合格的零件。