剪切旋压工艺受进给比、半锥角和变形温度等多种参数控制，国内很多学者对工艺参数对剪切旋压件的性能影响进行了研究，大连理工大学田辉[]等采用三维有限元法分析了TC4钛合金筒形件正、反旋压方式下的旋压力和贴模情况，探讨主要工艺参数对旋压力和工件质量的影响。西北工业大学韩冬[7]等建立了锥体旋压有限元力学模型，确定了剪切旋压的边界条件。模拟结果揭示了剪切旋压的变形机理。通过分析剪切旋压过程中等效应力、应变和壁厚的分布情况，确定了相对合理的工艺参数。
由于旋压成形机理复杂，在制定旋压工艺和稳定旋压件质量的过程中仍然会出现各种不足。表现为工艺参数如转速、进给比、道次压下量、旋轮半径、运动轨迹等相互制约，如何优化是一个经验性很强的工作。同时，工件变形后往往出现各种加工缺陷，其产生原因有待明确[8]。产品成形后其应力、应变分布不均匀,对旋压件疲劳性能产生不利影响。本文将针对5A06铝合金剪切旋压件研究进给比、半锥角和变形温度对工件残余应力和疲劳性能的影响。
剪切旋压件断口形貌对疲劳强度影响机理的研究概况疲劳源即疲劳裂纹的萌生标志铝合金设备疲劳损伤过程的开始，疲劳源是材料微观组织永久损伤的核心，裂纹萌生后，逐渐长大并与其他裂纹合并然后形成宏观主裂纹，萌生阶段结束；接下来进入了裂纹扩展阶段，经过一段稳定扩展后，裂纹达到了一个临界尺寸，随着下一次应力、应变的作用，构件无法承受，裂纹突然失稳扩展，构件瞬间断裂。用三个阶段描述该过程：疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展和失稳断裂阶段。裂纹萌生疲劳裂纹往往由于应力集中首先起源于物体内部微观组织结构的薄弱部位或高应力区，起始阶段，裂纹长度大致在0.05~0.1mm以内或更小，被定义为疲劳裂纹核。随着疲劳过程的进行，微观裂纹便会发展成为宏观裂纹[9]。
剪切旋压技术是局部连续塑性加工成形工艺，是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环压、和滚压等工艺特点的少无切削加工的先进工艺旋压塑性变形[5]，切该工艺变形力小，具有节省材料，提高产品尺寸精度和表面质量并且能够充分细化晶粒组织，提高产品的强塑性,在成形壁薄、质轻、高强度、高精度、良好的抗疲劳性能的回转体零部件上的工艺优势是不可替代的，近年来被广泛用于卫星、导弹、航空、军械等工业部门。旋压产品的大规模生产对旋压机床的精度、功能性、可靠性及自动化程度提出了更高的要求，强力旋压技术在未来将会越来越重要[6]。
铝合金材料疲劳裂纹萌生部位主要有滑移带、晶界、相界面三种。裂纹扩展疲劳裂纹萌生阶段结束，之后进入裂纹扩展的两个阶段，第一阶段是沿主滑移系，以纯剪切方式向内扩展，扩展速率极低，其延伸范围在几个晶粒长度之间，随即疲劳裂纹扩展进入第二阶段，在晶界的阻碍作用下，使扩展方向逐渐垂直于主应力即拉应力方向，并形成疲劳条纹或称为疲劳辉纹，一条辉纹就是一次循环的结果[10]。第一阶段的裂纹扩展速度慢，长度小，所以该阶段的形貌特征并不明显。而第二阶段的穿晶扩展，其扩展速率随循环周次增加而增大，扩展程度也较为明显，多数材料的第二阶段可用电子显微镜观察到疲劳条纹，有些甚至能用肉眼观察到。不同材料的疲劳条纹各不相同，形貌也是种类繁多，有与裂纹扩展方向垂直略呈弯曲并相互平行的沟槽状花样，有断口比较平滑而且分布有贝纹或海滩花样，有时则呈现以源区为中心的放射线，疲劳条纹是疲劳断口最有代表性的特征。一般情况下，疲劳裂纹扩展区在整个断口所占面积较大。疲劳裂纹扩展阶段是材料整个疲劳寿命的主要组成部分。不同铝合金材料裂纹扩展的两个阶段也有不同的寿命，在材料表面光滑试件中，第一阶段的扩展时间占整个疲劳寿命的绝大部分；而在有缺口的试件中，第一阶段几乎可以忽略，第二阶段的传播是整个疲劳裂纹扩展的寿命[11]。
铝合金具有较高强度、耐腐蚀稳定性及良好的成形性能等优点，是航空、航天、船舶制造和汽车制造业等很多工业领域中应用最为广泛的一类金属结构材料。5A06铝合金是Al-Mg系防锈铝，该合金属于形变强化铝合金，具有较高的强度，在挤压态和退火态能保持很好的塑性，综合力学性能和成形性能较好。在飞机制造业中，5A06铝合金大量应用到复杂曲面薄壁构件。复杂曲面薄壁构件，即飞行器上长宽尺寸很大，厚度较小，包含复杂曲面的一大类构件。随着整体制造技术的快速发展和应用，我国新型的装备以及航空航天构件对含有复杂曲面的大型薄壁构件有日益强烈的需求[4]。5A06铝合金剪切旋压件在航空航天中有重要的应用，例如在航空航天中5A06铝合金锥体喷管是应用于航天火箭发动机的重要零部件。由于其超薄壁和高精度的要求，机械加工不易实现。而板料旋压成形则是一种高效、经济的加工方法[5]。
本科毕业设计（论文）开题报告
题目5A06铝合金剪切旋压件疲劳性能研究
指导教师
院（系、部）材料科学与工程学院专业班级学号 Nhomakorabea姓名
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教务处印制
1、选题的目的、意义和研究现状
对旋压技术的传统定义为：旋压是借助于旋轮等工具的进给运动，加压于待成形的金属毛坯，使其产生连续的局部塑性变形而成为所需空心零件的一种少、无切削的先进制造工艺。旋压通常分两类，以改变形状而基本不改变壁厚的旋压称为普通旋压，它的典型制件为封头、压力容器等，工艺方式有拉深旋压、缩颈旋压、扩径旋压、卷边旋压和压槽、精整等，通过改变壁厚来获得所需形状的旋压称为强力旋压，它的典型制品为锥形罩壳、圆筒形件等。旋压综合着锻、挤、滚、轧及拉伸等工艺的特点[1-2]。由于剪切旋压工艺的实用性、经济性和先进性，且该工艺具有变形力小，节约原材料等特点。近三十年，特别是航空、航天和导弹技术的发展大大推动了旋压技术和设备的发展与完善。在日本旋压件品种已占机械零件37%，国内旋压技术应用面很窄仅限于军工，而设备品种、功能、精度上与发达国家有着较大，差距要原因之一是人们对旋压技术和工艺不甚了解。其实旋压制件的产品范围很广，就尺寸而言直径可从几毫米到数米壁厚可0.20毫米到几十毫米,长度从几十毫米到数米。就材质的适应性而言，一般的延性金属(包括加热可获得延性)到钦、镍、钨及至稀有金属，就制件的形状而言，凡是一般的空心回转件都可以，主要取决于技术上的可行性以及经济效益的评估[3]。由于剪切旋压技术受多种因素控制，研究其对产品的疲劳性能影响是非常必要的。