AZ31B鎂合金板材熱剪切旋壓成形組織與性能研究
發(fā)布時間：2021-04-13 23:45
剪切旋壓是生產(chǎn)錐形、半球形等回轉(zhuǎn)體零件的精密成形工藝,其模具工裝簡單、成形精度高、成形工件性能優(yōu)異,因此被廣泛應(yīng)用于航空航天、電氣裝備等領(lǐng)域。本文以AZ31B鎂合金軋板為研究對象,利用ABAQUS軟件構(gòu)建了剪切旋壓模型,分析了工藝參數(shù)對鎂合金旋壓可成形性的影響規(guī)律,并獲得了旋壓變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。開展等溫和差溫剪切旋壓實驗,研究了溫度、主軸轉(zhuǎn)速等旋壓參數(shù)對旋壓鎂合金微觀組織、織構(gòu)與力學(xué)性能的影響規(guī)律,并獲得了鎂合金剪切旋壓織構(gòu)形成機理。有限元模擬表明:在主軸轉(zhuǎn)速為300600rev/min,進給率為0.10.5mm/rev的工藝條件下,AZ31B鎂合金具備良好的旋壓可成形性;旋壓變形區(qū)主應(yīng)力均為壓應(yīng)力,其中最大壓應(yīng)力垂直于工件表面,使材料沿壁厚方向流動而減薄;剪切旋壓時材料沿工件母線方向產(chǎn)生拉伸應(yīng)變,沿壁厚方向產(chǎn)生壓縮應(yīng)變,周向應(yīng)變幾乎為零。等溫旋壓實驗表明:在200400℃旋壓成形時材料發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,隨著溫度和進給率增加,再結(jié)晶晶粒尺寸增加,但隨著主軸轉(zhuǎn)速增加,晶粒尺寸減小;與初始軋板相比,變形區(qū)最大壓應(yīng)力導(dǎo)致...
【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
旋壓工藝[5]：（a）普通旋壓（b）剪切旋壓（c）強力旋壓Fig.1-1Spinningconfigurations:(a)conventionalspinning,(b)shearspinning,(c)tubespinning.
上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文3(a)(b)(c)圖1-2普通旋壓分類：（a）拉深旋壓（b）縮徑旋壓（c）擴徑旋壓Fig.1-2Conventionalspinning:(a)draw-spinning,(b)neck-spinning,(c)expandingspinning普通旋壓過程中，瞬間變形區(qū)集中在毛坯與旋輪直接接觸區(qū)域，變形區(qū)內(nèi)形成較大應(yīng)力，使材料局部發(fā)生塑性變形。旋輪進給方向不同會造成變形區(qū)形成不同的應(yīng)力狀態(tài)，如圖1-3所示。當(dāng)旋輪由工件底部向工件邊緣運動（正旋）時，旋壓變形區(qū)徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力，而周向產(chǎn)生壓應(yīng)力，徑向拉應(yīng)力促使材料沿徑向流動而使工件壁厚減薄，但周向應(yīng)力使壁厚呈增加的趨勢，二者應(yīng)力共同作用使工件壁厚幾乎不發(fā)生改變。當(dāng)旋輪由工件邊緣朝工件底部運動（反旋）時，旋輪前的材料堆積促使變形區(qū)徑向和周向均產(chǎn)生壓應(yīng)力[12,13]。(a)(b)圖1-3普通旋壓變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)[5]：（a）正旋（b）反旋Fig.1-3Workingzonestressesinconventionalspinning:(a)forwardspinning(b)backwardspinning.當(dāng)旋壓工藝參數(shù)選擇不合理時，在普旋過程中通常會出現(xiàn)起皺、徑向裂紋與周向裂紋三類缺陷，如圖1-4所示。加工道次設(shè)計不合理，單道次變形量過大，造成法蘭區(qū)形成較大的周向壓應(yīng)力，周向壓應(yīng)力過大時就會出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。采用若干道次旋壓成形，減小法蘭區(qū)周向壓應(yīng)力，可有效避免法蘭起皺。周向裂紋的產(chǎn)生主要是由于徑向拉應(yīng)力過大，而徑向裂紋是由周向拉應(yīng)力過大造成的[14]。因此，在旋壓過程中選取合適的工藝參數(shù)，避免應(yīng)力過大，可防止缺陷的產(chǎn)生。
上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文3(a)(b)(c)圖1-2普通旋壓分類：（a）拉深旋壓（b）縮徑旋壓（c）擴徑旋壓Fig.1-2Conventionalspinning:(a)draw-spinning,(b)neck-spinning,(c)expandingspinning普通旋壓過程中，瞬間變形區(qū)集中在毛坯與旋輪直接接觸區(qū)域，變形區(qū)內(nèi)形成較大應(yīng)力，使材料局部發(fā)生塑性變形。旋輪進給方向不同會造成變形區(qū)形成不同的應(yīng)力狀態(tài)，如圖1-3所示。當(dāng)旋輪由工件底部向工件邊緣運動（正旋）時，旋壓變形區(qū)徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力，而周向產(chǎn)生壓應(yīng)力，徑向拉應(yīng)力促使材料沿徑向流動而使工件壁厚減薄，但周向應(yīng)力使壁厚呈增加的趨勢，二者應(yīng)力共同作用使工件壁厚幾乎不發(fā)生改變。當(dāng)旋輪由工件邊緣朝工件底部運動（反旋）時，旋輪前的材料堆積促使變形區(qū)徑向和周向均產(chǎn)生壓應(yīng)力[12,13]。(a)(b)圖1-3普通旋壓變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)[5]：（a）正旋（b）反旋Fig.1-3Workingzonestressesinconventionalspinning:(a)forwardspinning(b)backwardspinning.當(dāng)旋壓工藝參數(shù)選擇不合理時，在普旋過程中通常會出現(xiàn)起皺、徑向裂紋與周向裂紋三類缺陷，如圖1-4所示。加工道次設(shè)計不合理，單道次變形量過大，造成法蘭區(qū)形成較大的周向壓應(yīng)力，周向壓應(yīng)力過大時就會出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。采用若干道次旋壓成形，減小法蘭區(qū)周向壓應(yīng)力，可有效避免法蘭起皺。周向裂紋的產(chǎn)生主要是由于徑向拉應(yīng)力過大，而徑向裂紋是由周向拉應(yīng)力過大造成的[14]。因此，在旋壓過程中選取合適的工藝參數(shù)，避免應(yīng)力過大，可防止缺陷的產(chǎn)生。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎂合金熱旋壓成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 夏琴香,袁帥,程秀全,肖剛鋒. 鍛壓技術(shù). 2018(07)
[2]AZ80鎂合金車輪熱旋壓性能研究[J]. 李建,陶慕華,王利梅,孫惠學(xué). 熱加工工藝. 2017(01)
[3]AZ80鎂合金輪轂強力旋壓工藝及組織性能研究[J]. 曹振,王旭東,董杰,王鋒華,王勝強. 稀有金屬. 2018(02)
[4]AZ31B鎂合金方盒形件的差溫拉深成形[J]. 楊柳,官英平,段永川,周美玲. 塑性工程學(xué)報. 2016(01)
[5]軋制參數(shù)對AZ31鎂合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響[J]. 楊海波,胡水平. 中國有色金屬學(xué)報. 2014(08)
[6]強力旋壓成形技術(shù)在航空領(lǐng)域的新進展[J]. 李繼貞,劉德貴,王健飛. 航空制造技術(shù). 2014(10)
[7]熱剪切旋壓過程中芯模對零件形貌和壁厚分布的影響[J]. 詹梅,李甜,王巧玲,楊合. 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2013(03)
[8]鎂合金動態(tài)再結(jié)晶的研究現(xiàn)狀[J]. 陳先華,汪小龍,張志華. 兵器材料科學(xué)與工程. 2013(01)
[9]鎂合金溫拉深工藝的有限元模擬和實驗研究[J]. 李彩霞,于彥東,潘承怡. 中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(10)
[10]AZ31B鎂合金板材旋壓成形工藝研究[J]. 范有發(fā),李東南,陳文哲. 中國機械工程. 2012(11)
博士論文
[1]難變形金屬筒形件熱強旋成形機理及工藝參數(shù)優(yōu)化[D]. 王興坤.華南理工大學(xué) 2018
[2]輕合金典型薄壁回轉(zhuǎn)件熱旋壓數(shù)值模擬與試驗研究[D]. 李琳琳.吉林大學(xué) 2017
碩士論文
[1]Mg-7Gd-5Y-0.6Zn-0.9Zr鎂合金熱變形行為及熱旋組織性能演變[D]. 靳學(xué)澤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]AZ80鎂合金強力旋壓成形工藝研究[D]. 曹振.上海交通大學(xué) 2015
[3]AZ31鎂合金的復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)設(shè)計與強韌化機制[D]. 周孝軍.重慶大學(xué) 2014
[4]擠壓態(tài)ME20M鎂合金高溫變形行為與熱旋工藝研究[D]. 周祥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]鎂合金筒體件旋壓成形工藝研究[D]. 劉陶.重慶大學(xué) 2010
[6]AZ81鎂合金熱旋工藝及組織研究[D]. 李兵.重慶大學(xué) 2010
[7]鋁合金拉深旋壓成形規(guī)律的研究[D]. 馬菽聰.燕山大學(xué) 2008
[8]AZ31鎂合金筒形件旋壓技術(shù)研究[D]. 滕煥波.中北大學(xué) 2007
[9]復(fù)雜曲面、薄壁件精密旋壓成形技術(shù)研究[D]. 陳輝.四川大學(xué) 2004
本文編號：3136228
【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
旋壓工藝[5]：（a）普通旋壓（b）剪切旋壓（c）強力旋壓Fig.1-1Spinningconfigurations:(a)conventionalspinning,(b)shearspinning,(c)tubespinning.
上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文3(a)(b)(c)圖1-2普通旋壓分類：（a）拉深旋壓（b）縮徑旋壓（c）擴徑旋壓Fig.1-2Conventionalspinning:(a)draw-spinning,(b)neck-spinning,(c)expandingspinning普通旋壓過程中，瞬間變形區(qū)集中在毛坯與旋輪直接接觸區(qū)域，變形區(qū)內(nèi)形成較大應(yīng)力，使材料局部發(fā)生塑性變形。旋輪進給方向不同會造成變形區(qū)形成不同的應(yīng)力狀態(tài)，如圖1-3所示。當(dāng)旋輪由工件底部向工件邊緣運動（正旋）時，旋壓變形區(qū)徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力，而周向產(chǎn)生壓應(yīng)力，徑向拉應(yīng)力促使材料沿徑向流動而使工件壁厚減薄，但周向應(yīng)力使壁厚呈增加的趨勢，二者應(yīng)力共同作用使工件壁厚幾乎不發(fā)生改變。當(dāng)旋輪由工件邊緣朝工件底部運動（反旋）時，旋輪前的材料堆積促使變形區(qū)徑向和周向均產(chǎn)生壓應(yīng)力[12,13]。(a)(b)圖1-3普通旋壓變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)[5]：（a）正旋（b）反旋Fig.1-3Workingzonestressesinconventionalspinning:(a)forwardspinning(b)backwardspinning.當(dāng)旋壓工藝參數(shù)選擇不合理時，在普旋過程中通常會出現(xiàn)起皺、徑向裂紋與周向裂紋三類缺陷，如圖1-4所示。加工道次設(shè)計不合理，單道次變形量過大，造成法蘭區(qū)形成較大的周向壓應(yīng)力，周向壓應(yīng)力過大時就會出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。采用若干道次旋壓成形，減小法蘭區(qū)周向壓應(yīng)力，可有效避免法蘭起皺。周向裂紋的產(chǎn)生主要是由于徑向拉應(yīng)力過大，而徑向裂紋是由周向拉應(yīng)力過大造成的[14]。因此，在旋壓過程中選取合適的工藝參數(shù)，避免應(yīng)力過大，可防止缺陷的產(chǎn)生。
上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文3(a)(b)(c)圖1-2普通旋壓分類：（a）拉深旋壓（b）縮徑旋壓（c）擴徑旋壓Fig.1-2Conventionalspinning:(a)draw-spinning,(b)neck-spinning,(c)expandingspinning普通旋壓過程中，瞬間變形區(qū)集中在毛坯與旋輪直接接觸區(qū)域，變形區(qū)內(nèi)形成較大應(yīng)力，使材料局部發(fā)生塑性變形。旋輪進給方向不同會造成變形區(qū)形成不同的應(yīng)力狀態(tài)，如圖1-3所示。當(dāng)旋輪由工件底部向工件邊緣運動（正旋）時，旋壓變形區(qū)徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力，而周向產(chǎn)生壓應(yīng)力，徑向拉應(yīng)力促使材料沿徑向流動而使工件壁厚減薄，但周向應(yīng)力使壁厚呈增加的趨勢，二者應(yīng)力共同作用使工件壁厚幾乎不發(fā)生改變。當(dāng)旋輪由工件邊緣朝工件底部運動（反旋）時，旋輪前的材料堆積促使變形區(qū)徑向和周向均產(chǎn)生壓應(yīng)力[12,13]。(a)(b)圖1-3普通旋壓變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)[5]：（a）正旋（b）反旋Fig.1-3Workingzonestressesinconventionalspinning:(a)forwardspinning(b)backwardspinning.當(dāng)旋壓工藝參數(shù)選擇不合理時，在普旋過程中通常會出現(xiàn)起皺、徑向裂紋與周向裂紋三類缺陷，如圖1-4所示。加工道次設(shè)計不合理，單道次變形量過大，造成法蘭區(qū)形成較大的周向壓應(yīng)力，周向壓應(yīng)力過大時就會出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。采用若干道次旋壓成形，減小法蘭區(qū)周向壓應(yīng)力，可有效避免法蘭起皺。周向裂紋的產(chǎn)生主要是由于徑向拉應(yīng)力過大，而徑向裂紋是由周向拉應(yīng)力過大造成的[14]。因此，在旋壓過程中選取合適的工藝參數(shù)，避免應(yīng)力過大，可防止缺陷的產(chǎn)生。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎂合金熱旋壓成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 夏琴香,袁帥,程秀全,肖剛鋒. 鍛壓技術(shù). 2018(07)
[2]AZ80鎂合金車輪熱旋壓性能研究[J]. 李建,陶慕華,王利梅,孫惠學(xué). 熱加工工藝. 2017(01)
[3]AZ80鎂合金輪轂強力旋壓工藝及組織性能研究[J]. 曹振,王旭東,董杰,王鋒華,王勝強. 稀有金屬. 2018(02)
[4]AZ31B鎂合金方盒形件的差溫拉深成形[J]. 楊柳,官英平,段永川,周美玲. 塑性工程學(xué)報. 2016(01)
[5]軋制參數(shù)對AZ31鎂合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響[J]. 楊海波,胡水平. 中國有色金屬學(xué)報. 2014(08)
[6]強力旋壓成形技術(shù)在航空領(lǐng)域的新進展[J]. 李繼貞,劉德貴,王健飛. 航空制造技術(shù). 2014(10)
[7]熱剪切旋壓過程中芯模對零件形貌和壁厚分布的影響[J]. 詹梅,李甜,王巧玲,楊合. 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2013(03)
[8]鎂合金動態(tài)再結(jié)晶的研究現(xiàn)狀[J]. 陳先華,汪小龍,張志華. 兵器材料科學(xué)與工程. 2013(01)
[9]鎂合金溫拉深工藝的有限元模擬和實驗研究[J]. 李彩霞,于彥東,潘承怡. 中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(10)
[10]AZ31B鎂合金板材旋壓成形工藝研究[J]. 范有發(fā),李東南,陳文哲. 中國機械工程. 2012(11)
博士論文
[1]難變形金屬筒形件熱強旋成形機理及工藝參數(shù)優(yōu)化[D]. 王興坤.華南理工大學(xué) 2018
[2]輕合金典型薄壁回轉(zhuǎn)件熱旋壓數(shù)值模擬與試驗研究[D]. 李琳琳.吉林大學(xué) 2017
碩士論文
[1]Mg-7Gd-5Y-0.6Zn-0.9Zr鎂合金熱變形行為及熱旋組織性能演變[D]. 靳學(xué)澤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]AZ80鎂合金強力旋壓成形工藝研究[D]. 曹振.上海交通大學(xué) 2015
[3]AZ31鎂合金的復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)設(shè)計與強韌化機制[D]. 周孝軍.重慶大學(xué) 2014
[4]擠壓態(tài)ME20M鎂合金高溫變形行為與熱旋工藝研究[D]. 周祥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]鎂合金筒體件旋壓成形工藝研究[D]. 劉陶.重慶大學(xué) 2010
[6]AZ81鎂合金熱旋工藝及組織研究[D]. 李兵.重慶大學(xué) 2010
[7]鋁合金拉深旋壓成形規(guī)律的研究[D]. 馬菽聰.燕山大學(xué) 2008
[8]AZ31鎂合金筒形件旋壓技術(shù)研究[D]. 滕煥波.中北大學(xué) 2007
[9]復(fù)雜曲面、薄壁件精密旋壓成形技術(shù)研究[D]. 陳輝.四川大學(xué) 2004
本文編號：3136228
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jiagonggongyi/3136228.html
最近更新
教材專著
