內(nèi)環(huán)筋直筒件旋轉(zhuǎn)擠壓成形折疊缺陷機制研究.pdf

1、鎂合金內(nèi)筋殼體作為典型輕質(zhì)輕體結(jié)構(gòu)件廣泛應(yīng)用于航天、航空領(lǐng)域，傳統(tǒng)加工方法存在廢品率高、性能差、成本較大等缺點，無法滿足構(gòu)件輕量化與高性能的要求。基于內(nèi)筋殼體結(jié)構(gòu)特點和鎂合金變形特性，提出旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法以實現(xiàn)該類構(gòu)件整體塑性成形。旋轉(zhuǎn)擠壓成形具有降低載荷、改善成形性、細化晶粒、弱化各向異性和保證筋部流線完整等優(yōu)點，但由于加載方式的特殊性導致容易產(chǎn)生折疊缺陷。通過限元數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合，研究了模具結(jié)構(gòu)參數(shù)及成形工藝參數(shù)對缺陷形成的影響

2、，揭示了鎂合金內(nèi)環(huán)筋直筒件旋轉(zhuǎn)擠壓成形過程中折疊缺陷形成機理，為新工藝應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　內(nèi)環(huán)筋直筒件旋轉(zhuǎn)擠壓分為旋轉(zhuǎn)軸向擠壓和旋轉(zhuǎn)徑向擠壓兩種模式，對成形過程中各區(qū)域應(yīng)力、應(yīng)變分布與金屬流動情況進行了分析。旋轉(zhuǎn)擠壓過程中，變形區(qū)金屬處于強壓剪應(yīng)力狀態(tài)能夠充分發(fā)揮鎂合金塑性;漸開式組合模具加載下產(chǎn)生微區(qū)累積劇塑性變形，有利于性能的提升;建立旋轉(zhuǎn)擠壓成形金屬速度場，為折疊缺陷研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　為深入了解內(nèi)環(huán)筋直筒件旋轉(zhuǎn)

3、擠壓成形以進一步分析折疊缺陷的產(chǎn)生，利用數(shù)值模擬對某一內(nèi)環(huán)筋直筒件旋轉(zhuǎn)擠壓成形過程進行研究，該零件成形軸向載荷極值為57.1kN、徑向載荷極值為57.6kN以及成形扭矩極值為2867.1kN·mm;獲得等效應(yīng)力、應(yīng)變分布特點，其中壁部與內(nèi)環(huán)筋部分金屬等效應(yīng)變量大，有利于細化晶粒、提高構(gòu)件整體性能。
　　對折疊缺陷進行研究，折疊缺陷分布于內(nèi)筋直筒件薄壁內(nèi)側(cè)。旋轉(zhuǎn)軸向擠壓過程中折疊缺陷產(chǎn)生是由于漸開式組合模間隙處凸起金屬徑向流動變形抗

4、力過大，使凸起金屬內(nèi)側(cè)流動速度低于邊緣處金屬流動速度，最終使凸起金屬與薄壁內(nèi)側(cè)金屬匯流形成折疊缺陷。旋轉(zhuǎn)徑向擠壓過程中，由于瞬時擠壓量過大導致金屬向坯料空心處流動在凸模工作帶側(cè)面形成金屬堆積，在凸模作用下與未成形區(qū)金屬匯流產(chǎn)生折疊缺陷。確定模具結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)對折疊缺陷產(chǎn)生的影響，并繪制折疊極限圖，為實際生產(chǎn)與實驗避免折疊缺陷提供模擬依據(jù)。
　　根據(jù)內(nèi)環(huán)筋直筒件旋轉(zhuǎn)擠壓成形過程中金屬流動特點以及折疊缺陷產(chǎn)生原因，設(shè)計實驗進行驗證。通