韩强 南宁中车铝材精密加工有限公司

铝复合板材料经过深加工处理形成需求的零件结构，经过多年的发展铝复合板材料的加工规模逐渐扩大，加工数量也大幅度提升，对于深加工形成的产品质量强化是人们关注的重点问题，需要对变形进行有效的控制，提高加工处理的精度。铝复合板的厚度方向为非均质，对其成形力学行为与工艺的研究分析，能够明确其深加工成型理论，为深加工产品质量的提升提供助益。

一、铝复合板深加工成形力学行为分析

铝复合板材料的力学性能呈现效果与加工过程中的各项工艺参数均有紧密的关联影响作用，其材料复合组成当中铝材料复合组成比例会根据需求进行合理规划，通过组元层厚比的优化调整，使力学性能达到了合理化的状态，适用的领域更加广泛。

（一）铝复合板材料单向拉伸性能研究

对选择的铝复合板材料应用专业的机械进行研磨与抛光制备处理，可以利用扫描电镜对铝的连接部位进行观察，在复合材料之间会有一条稍微弯曲的曲线，若是曲线部位没有漏洞空缺的情况就证明连接状态良好[1]。之后经过规范的铝复合板材料拉伸性能实验，能够发现在材料经过拉伸变形的过程中，拉伸的长度逐渐变大的情况下，材料的横截面积以均匀的状态，在逐渐的减小，材料结构的承载水平变弱，拉伸变形作用下会形成加工硬化，变形抗力值水平提升，会对变形区域的变形进行抑制，让变形区域位置发生变化。不断拉伸下加工硬化程度会与面积缩小达到相等状态，变形会呈现集中状态，应力水平与应变呈现反比例变化，最终试件会断裂。

从缩颈到断裂的过程中，铝的力学性能变化效果比较显著，在拉伸当中横向应变当中铝表面应变效果和宽度方向缩短情况明显，一侧的铝面会出现翘曲的情况，界面不会出现分层情况，整体的复合板界面结合水平比较优良。另外，在拉伸力学性能分析当中与层厚比进行对照，可以明确铝复合板材料的抗拉强度、弹性模量与屈服强度变化规律，与厚层比加权平均规律保持一致。

（二）铝复合板材料成形性能研究

铝复合板材料成形性能的主要影响因素是层厚比，对成形性能影响效果的明显，可以应用刚膜胀形试验结合数值模拟来对铝复合板组元材料进成形极限进行研究。在层厚比不相同的情况下，铝复合板材料的成形性能就存在明显的差异，影响效果显著。

二、铝复合板深加工成形工艺分析

（一）凹凸模间隙工艺参数对成形的影响

该项工艺参数就是指拉伸模具当中凹模与凸模结构中间的单面间隙，这一工艺参数主要是会对复合材料流动性产生直接的影响。当凹凸模间隙数值比较大时材料拉伸损伤峰值会相应降低，在减薄拉伸的状况下，凹凸模间隙部位会对复合板材料施加摩擦阻力，使损伤值增加，摩擦作用下模具表面出现伤痕的概率比较高，模具的应用时限会相应缩短。当凹凸模间隙值超过复合板材料直径之后，在凹凸模间隙增加的条件下，最大损伤值会呈下降趋势，当凹凸模间隙工艺参数超过标准值时，成形的铝复合板材料筒壁锥度会超出标准状态，拉伸作用下会出现断裂和材料聚堆的情况。

（二）凸模圆角半径工艺参数对成形的影响

凸模圆角半径的设置对成型产品的质量有直接的影响，在成形铝复合板产品当中底部圆角的规格与其半径规格是相同的，因而铝复合板的形状与质量标准是凸模圆角尺寸规划的依据。若是凸模圆角半径值偏小的状态下，在拉伸的过程中复合板弯曲的程度会比较大，变形区域力的承受能力会比较弱，就会导致最终阻力与拉力达到一定水平时产生断裂的情况。若是凸模圆角半径值偏大的情况下，铝复合板材料深加工初步成形时，无压边区域面积比较大，变形状态无法保持均匀状态，成形的形状会受到不良影响。最适宜的凸模圆角半径需要大于5mm，但不能超过11mm。

（三）压边间隙工艺参数对成形的影响

压边间隙参数不同的情况下，铝复合板材料的最大增厚率、减薄率、FLD 最大损伤等都会受到影响作用[2]。当压边间隙值偏大的情况下，成形的铝复合板会出现起皱的情况，这是由于压边间隙超过适宜水平时，凸缘区域的材料流动速度提高，切向收缩变形速度也会比较高，局部厚度就会变大，就形成了起皱现象。而压边间隙数值在增大的情况下，铝复合板材料的增厚率与之是成正比例变化的关系。当压边间隙参数偏小的状态下，在深加工操作的过程中，拉应力水平会随之提升，板材的流动的阻力比较大，局部的板材厚度就会变小。在实践经验当中，比较适宜的压边间隙值需要大于2.4mm，但是不能超过3.8mm。

三、结束语

近年来，国内外围绕层状复合材料的制备工艺和界面调控机理开展了大量的研究工作，取得了丰硕的成果，部分产品实现了工业化批量生产。随着层状金属复合材料应用范围不断扩大，开展其深加工成形力学行为与工艺研究具有必要性，对于行业创新发展有重要的助益。