本文關鍵詞：航天用鎂合金錐殼內環(huán)筋構件擠壓成形工藝研究

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【摘要】：隨著航空航天技術的發(fā)展,對輕合金復雜整體構件的需求越來越強烈。本文研究對象為整體成形難度較大的航天用某大型錐殼內環(huán)筋構件,材料為Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr鎂合金,針對此內環(huán)筋構件制定了錐殼省力擠壓成形工藝,設計配套模具并進行了實驗驗證。主要做了以下幾方面的工作： 首先,應用Gleeble-1500熱模擬試驗機,對Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr鎂合金流變性能進行了系統(tǒng)的研究。應用Johnson-Cook本構模型計算得到Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr鎂合金的Johnson-Cook本構方程為： 其次,基于Deform-3D有限元分析軟件,通過數(shù)值模擬制定了本文要成形的大型錐殼內環(huán)筋構件錐殼的省力擠壓成形工藝,重點分析了預成形坯料底厚和凸模上部錐度對成形過程中擠壓力的影響。 提出了內環(huán)筋斜鍥加載擠壓成形新工藝。針對內筋成形過程中關鍵模具分瓣模,設計了三種不同結構的分瓣模,通過數(shù)值模擬確定了最佳分瓣模結構,在選定分瓣模結構的基礎上分析了分瓣模圓角半徑和傾斜角對內筋成形過程中金屬充填性的影響。分析研究了坯料預成形溫度和分瓣模徑向進給對內筋成形過程中等效應力、等效應變和損傷值的影響,得到最佳工藝參數(shù)為坯料溫度380℃,模具溫度420℃,徑向進給速度2mm.s-1。 最后,在選定模具結構和工藝參數(shù)的基礎上,設計相關模具,進行了實驗驗證。實驗結果表明,通過多道次省力擠壓和內筋斜鍥加載擠壓成形在現(xiàn)有實驗設備的條件下可以實現(xiàn)該錐殼內環(huán)筋構件的成形,成形后的筋部充填飽滿,無明顯缺陷,驗證了成形工藝的可行性。
【關鍵詞】：鎂合金 內環(huán)筋 斜鍥加載 數(shù)值模擬 擠壓成形
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V261
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 稀土鎂合金概述11-12
• 1.3 圓錐形構件成形工藝概述12-14
• 1.3.1 擴錐擠壓成形工藝12-13
• 1.3.2 縮錐擠壓成形工藝13-14
• 1.3.3 變錐擠壓成形工藝14
• 1.4 內環(huán)筋構件成形工藝及研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 內環(huán)筋構件成形工藝14-15
• 1.4.2 內環(huán)筋構件成形研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本課題的研究目的及內容16-18
• 1.5.1 課題研究目的16-17
• 1.5.2 課題主要研究內容17-18
• 2 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr 鎂合金本構方程的建立18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 熱壓實驗和實驗結果分析18-20
• 2.2.1 熱壓實驗18-19
• 2.2.2 實驗結果及分析19-20
• 2.3 Johnson-Cook 本構方程的建立20-25
• 2.3.1 Johnson-Cook 本構方程參數(shù)的確定21-23
• 2.3.2 Johnson-Cook 本構方程與實驗數(shù)據(jù)對比23-24
• 2.3.3 m 溫度敏感系數(shù)的修正24-25
• 2.4 小結25-26
• 3 錐殼擠壓成形工藝分析及數(shù)值模擬26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 成形工藝分析26-27
• 3.3 錐殼成形有限元數(shù)值模擬27-29
• 3.3.1 有限元模型的建立27-28
• 3.3.2 模擬結果及分析28-29
• 3.4 錐殼省力擠壓成形工藝及有限元數(shù)值模擬29-32
• 3.4.1 預成形坯料底厚對后續(xù)擠壓力的影響29-31
• 3.4.2 后續(xù)擠壓凸模上部錐度對擠壓力的影響31-32
• 3.5 成形工藝的確定32-33
• 3.6 小結33-34
• 4 內環(huán)筋擠壓成形工藝及數(shù)值模擬34-48
• 4.1 引言34-35
• 4.2 內環(huán)筋擠壓成形工藝研究35-36
• 4.2.1 斜鍥機構工藝原理35
• 4.2.2 內環(huán)筋斜鍥加載擠壓成形工藝35-36
• 4.3 分瓣模結構對成形過程中筋部充填規(guī)律的影響36-39
• 4.3.1 不同分瓣模結構對金屬填充性的影響36-37
• 4.3.2 筋部金屬充填行為特點37-38
• 4.3.3 圓角半徑對金屬充填行為的影響38-39
• 4.3.4 分瓣模傾斜角對金屬充填行為的影響39
• 4.4 預成形溫度對內環(huán)筋擠壓成形的影響39-43
• 4.4.1 預成形溫度對等效應力的影響40-41
• 4.4.2 預成形溫度對等效應變的影響41-42
• 4.4.3 預成形溫度對工件損傷值的影響42-43
• 4.5 徑向進給對內環(huán)筋擠壓成形的影響43-46
• 4.5.1 徑向進給對等效應力的影響43-44
• 4.5.2 徑向進給對等效應變的影響44-45
• 4.5.3 徑向進給對工件損傷值的影響45-46
• 4.6 小結46-48
• 5 模具設計與實驗試制48-57
• 5.1 引言48
• 5.2 模具材料的選擇48
• 5.3 主要模具設計48-51
• 5.4 模具裝配圖51-53
• 5.5 實驗條件53-54
• 5.5.1 材料53
• 5.5.2 實驗設備53
• 5.5.3 實驗潤滑劑53-54
• 5.6 實驗過程54-55
• 5.7 實驗結果及分析55-56
• 5.8 小結56-57
• 結論57-59
• 參考文獻59-63
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文63-64
• 致謝64-65

【參考文獻】

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本文編號：778039