一家专注流体压力成形技术
【作 者】王彦菊;栾伟;孟宝;沙爱学;贾崇林
【前 言】
GH605钴基高温合金（国外牌号L605）是以20Cr和15W固溶强化的钴基高温合金，在815℃以下具有中等的持久蠕变强度，在1090℃以下具有优良的抗氧化性能，同时具有良好的成形、焊接等工艺性能，适用于在航空发动机和航天飞机上使用，可用于制造导向叶片、涡轮外环、外壁、涡流器、封严片等高温零部件[1-3]。
板料成形极限图（forming limit diagram，FLD）是用来评价板料成形性能的一个综合指标，研究者通过理论和数值方法研究了较多高温合金的成形性能[4-13]。贾亚娟等[14]提出了一种结合有限元模拟预测金属板材成形极限曲线（forming limitcurve，FLC）的失稳准则——最大应变速率失稳准则，该准则通过厚向应变及厚向应变速率随时间的变化来判定颈缩时刻和颈缩位置，可以应用于变形过程中存在应变路径变化的情况。付健等[15] 通过单向拉伸实验和半球形刚模胀形实验分别得到了6016 铝合金板材的室温应力应变曲线和成形极限图。
现有研究多是针对某一特定性能材料，从材料本构、损伤判断准则等理论研究的角度以及环境、成形工艺等方面开展板材成形极限理论与实验研究。本工作针对同一种材料的性能差异，通过数值仿真结合实验研究三种不同热处理条件下GH605板材的成形极限。首先，通过CAD建立不同尺寸GH605 试样成形极限数值分析几何模型，运用直径为1.5mm的圆形网格在试样表面进行网格印刷。其次，分别针对0.2mm厚和2.5mm厚的三种不同热处理材料试样进行成形极限胀形仿真，基于成形极限判断准则，获得三种料两个主应变方向的变化量，并计算给出GH605三种料的成形性能曲线，分析力学性能的差异及n值和r值对成形极限的影响；最后，基于实验测试0.2mm厚度的三种材料的成形极限，验证数值模拟的结论，基于材料成形性能获得材料的优选方案。
【结 论】
（1）通过胀形数值得到了三种不同热处理状态下 0.2 mm 和 2.5 mm 厚的 GH605 板料的成形极限曲线，并通过实验验证了胀形数值模拟的有效性与正确性。
（2）同等厚度下，两种经过水冷固溶之后的板料的临界破裂应变值均大于经过退火处理的板料，即前者的成形性能要优于后者，不易产生拉裂和起皱缺陷。
（3）经过 1200～1230 ℃ 水冷固溶的板料的 n 值和 r 值最大，其成形极限曲线最高；经过退火处理的板料的 n 值和 r 值最小，其成形极限曲线最低；两种经过水冷固溶处理的板料的 n 值和 r 值接近，其成形极限性能较为接近。
（4）三种不同热处理状态下的 0.2 mm 厚的GH605 板料的成形极限曲线均随着 n 值和 r 值的减小而降低，两种经过固溶处理的板料的 n 值远大于经过退火处理的板料的 n 值，成形极限曲线也较高，但是 r 值之间的差异较小，这表明 n 值对成形极限曲线的影响比 r 值的影响更显著。
以下是正文：
