梯度超低温下的铝合金球壳回弹规律研究

来源：机械工程学报杂志2025年第14期北京时间：

作者：邬方兴, 杨光, 王启梁, 凡晓波

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024

摘要：超低温成形是近年发展起来的一类变革性铝合金薄壁结构成形技术，成形构件尺寸精度受超低温温度分布与复杂应力加载显著影响。重点研究了超低温温度分布对铝合金球壳拉深成形回弹的影响规律；通过变形均匀性与应力解析，揭示梯度超低温对回弹的控制机理。结果表明，球形试件回弹随温度梯度的增大而减小，开口区域尺寸偏差由温度梯度36 ℃的1.35 mm减小为温度梯度216 ℃的0.83 mm，相应尺寸精度可以提高38.5%。这得益于显著提高的应力梯度和变形均匀性。一方面，提高应力梯度可以转移悬空区变形，减小球壳区截面应力差。另一方面，温度梯度增大使变形更均匀，整个试件的壁厚均差率可以提高55.8%，其中，球壳区域的壁厚最大减薄率减小36.9%，法兰区域的壁厚最大增厚率减小74.6%。也就是说，超低温成形不仅能够显著提高成形极限，还能通过温度分布来减小回弹，提高构件尺寸精度。研究结果可为球壳超低温成形精度控制提供指导。

关键词：铝合金,超低温成形,球壳,回弹,理论分析；

基金资助：国家重点研发计划(2019YFA0708804)和国家自然科学基金(52375311)资助项目。