鎂合金板材溫熱沖壓成形理論與實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鎂合金作為最具發(fā)展?jié)摿?、最具競爭力的輕金屬材料之一,被譽為二十一世紀的“綠色工程材料”,具有非常廣闊的應用前景。鎂合金板材溫熱沖壓成形工藝不僅可以充分利用鎂合金材料優(yōu)異的機械性能、環(huán)保性以及滿足產品薄壁化、輕量化的發(fā)展趨勢,而且能夠大幅度提高生產效率和產品合格率,正受到前所未有的關注。鎂合金板材溫熱成形過程涉及工藝因素較多,是一個極其復雜的多參數(shù)耦合的非線性過程,采用“試錯”的傳統(tǒng)工藝設計方法已經無法充分發(fā)揮鎂合金板材的成形性能,基于數(shù)

2、值模擬的定量化工藝設計方法,必將成為鎂合金板材溫熱成形工藝設計的發(fā)展方向。盡管國內外對鎂合金板材成形工藝和實驗研究進行了大量摸索,但對鎂合金板材溫熱成形理論還需要進一步深入探索。鎂合金板材溫熱沖壓成形技術的研究已經成為鎂合金應用技術中頗具挑戰(zhàn)性的課題之一。 本文以AZ31鎂合金板材作為研究對象,以板材溫熱成形理論和拉延技術研究作為兩條研究主線,從基礎層、理論層和應用層三個層面進行系統(tǒng)研究;總體上采用試驗和數(shù)值模擬相結合的研究方法

3、;采用從基本性能實驗到溫熱成形理論,再從溫熱成形理論指導工藝原型開發(fā)的研究思路。 本文首先通過軋制實驗、單向拉伸實驗和微觀組織分析,研究了AZ31鎂合金板材的交叉軋制和熱處理技術,獲得了力學性能良好的鎂合金板材的核心制備技術,并且分析了AZ31鎂合金板材溫熱變形力學行為和微觀組織特征;在此基礎之上,提出了考慮溫度效應的鎂合金板材溫熱成形韌性破裂準則,開展了成形極限實驗(FLD,F(xiàn)ormingLimitDiagrams),獲得了不

4、同溫度下的成形極限曲線(FLC,F(xiàn)ormingLimitCurves),通過數(shù)值模擬和實驗相結合的方法確定了韌性破裂準則中的材料參數(shù);采用基于熱力耦合的數(shù)值模擬方法對鎂合金板材溫熱拉延成形過程進行了數(shù)值計算,以建立的考慮溫度效應的鎂合金板材韌性破裂準則作為判斷破裂的標準,定量地分析了溫度場和壓邊力等工藝因素對鎂合金板材溫熱成形性能的影響機制,并且采用數(shù)值模擬的方法設計了鎂合金板材變壓邊力差溫拉延工藝方案;最后,通過可加熱變壓邊力液壓機和

5、差溫拉延模具,實現(xiàn)了鎂合金板材拉延過程中壓邊力和溫度的實時控制,形成了鎂合金板材變壓邊力差溫拉延工藝原型,實現(xiàn)了AZ31鎂合金板材溫熱成形性能的顯著提高。相對于以往的研究成果和研究經驗,本文具有以下創(chuàng)新之處: 1、提出了考慮溫度效應的鎂合金板材溫熱成形韌性破裂準則,解決了鎂合金板材溫熱成形數(shù)值模擬中無法準確判斷材料損傷破裂的技術難題,基于鎂合金溫熱成形韌性破裂準則,揭示了成形溫度和壓邊力等工藝因素對成形性能的影響機制,實現(xiàn)了對成

6、形過程的定量分析; 2、采用電化學蝕刻的方法,制取了清晰的應變網格圓,進行了AZ31鎂合金板材在100℃、250℃、300℃變形溫度下的成形極限實驗,采用網格應變分析技術,制作了不同變形條件下的成形極限圖,建立了鎂合金板材溫熱成形性能的評價方法,突破了目前無法定量評價AZ31鎂合金板材溫熱成形性能的難點; 3、通過變壓邊力液壓機和差溫拉延模具,對拉深過程中拉深力、拉深速度、拉深溫度進行了實時控制,開發(fā)了鎂合金板材差溫拉延

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