AZ31鎂合金管材擠壓過程數(shù)值模擬及模具優(yōu)化.pdf

1、現(xiàn)代汽車工業(yè)開始使用鎂合金零部件，將其作為汽車輕量化的途徑之一。目前研究較多的是鎂合金壓鑄件在汽車上的應用，而壓鑄工藝生產的鎂合金零部件通常無法滿足高性能部件的要求，且材料利用率低，在應用上受到一定的限制。因此考慮采用塑性成型的工藝來獲得鎂合金零部件，以提高其綜合性能。現(xiàn)在能夠應用于汽車部件的變形鎂合金材料主要有鎂合金板材、鎂合金擠壓型材等。對主要用于車身結構件的鎂合金擠壓型材來講，不僅要滿足結構件所需的強度要求，更要滿足幾何尺寸精度要

2、求，而在實際的生產中擠出型材實際尺寸常會與理論尺寸之間存在較大的誤差，導致后續(xù)加工困難，廢品率增加等。為了解決這些問題，需要進行系統(tǒng)的研究。 本文采用熱力耦合三維剛塑性有限元數(shù)值模擬方法，系統(tǒng)研究了尺寸為70mm×40mm×3mm的矩形斷面AZ31合金管材和尺寸為 40×3的AZ31合金無縫管材的擠壓過程。通過模擬擠壓過程分析了在不同擠壓條件下應力分布、應變分布和溫度分布；分析了矩形斷面鎂合金管材在實際擠壓過程中出現(xiàn)較大尺寸誤差

3、的原因，并提出了有效的解決辦法；研究了鎂合金無縫管在擠壓條件下的應力分布、應變分布和溫度分布，獲得了管材的擠壓極限圖。研究結果表明： 1．等溫熱壓縮試驗的研究表明：流變應力隨變形溫度的升高而減小,隨應變速率的增加而增大；峰值應力隨溫度的升高和應變速率的增大向應變增大的方向移動；穩(wěn)定階段應力隨著應變的提高下降不大，直至達到較大變形量，這時主要是動態(tài)再結晶機理在起作用。 2．擠壓工藝參數(shù)對AZ31矩形斷面管材出口溫度的影響

4、研究表明：當擠壓速度一定時，管材出口溫度隨著初始坯料加熱溫度的升高而升高，但出口溫度升高的速度逐漸減??；當初始坯料加熱溫度一定時，管材出口溫度隨著擠壓速度的提高而升高，而且出口溫度升高的速度也逐漸增大。擠壓機載荷隨著擠壓行程的增大而增大，鎂合金材料在擠壓過程中經歷分流、焊合、成形三個階段。最大擠壓載荷隨著初始坯料加熱溫度的增加而降低。在坯料加熱溫度為380℃時，最大擠壓載荷下降明顯。焊合面上的焊合力隨著擠壓速度的增大而增大。 3

5、．模擬擠壓過程的速度場分析表明： AZ31矩形斷面管材擠壓過程中出現(xiàn)尺寸誤差過大的原因是模具工作帶部分結構尺寸不當，導致出口處材料流速不均勻。先利用工作帶優(yōu)化公式，通過分析計算得到模具工作帶的尺寸，然后通過分析模擬擠壓過程出口處速度場的情況調整工作帶尺寸，最后對優(yōu)化后的模具進行擠壓工藝試驗。試驗結果表明，管材尺寸偏差缺陷基本消除。 4．對于AZ31無縫管材，擠壓過程中坯料在模具口處的變形最為劇烈，因此坯料在?？谔幍臏囟茸罡?，也