本文關(guān)鍵詞：AZ80鎂合金管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形研究

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【摘要】：由于到目前為止,鎂合金在開發(fā)技術(shù)和處理技術(shù)上還需要較高的成本,且鎂合金在力學(xué)性能上也存在塑性較低等缺陷,因此其使用并未得到廣泛的普及。本文主要針對在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天和3C領(lǐng)域等應(yīng)用較為廣泛的鎂合金管形件作一個較為基礎(chǔ)的研究,從而為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)提供一定的理論參考。對于鎂合金管形件的成形,由于鎂合金大多通過鑄造生產(chǎn),其自身存在一些鑄造產(chǎn)品常見的缺陷,比如縮孔、縮松、氣孔等,從而導(dǎo)致其力學(xué)性能較差,塑性較低。塑性成形能夠有效的改善鎂合金的力學(xué)性能,但是采用普通塑性成形方法,其改善作用有限,而采用多向鍛造、等徑角擠壓等方法成形時(shí),性能提升較大,但是成形的產(chǎn)品類型有限且成本太高。在本文中,針對鎂合金管形件,以高壓扭轉(zhuǎn)的大塑性變形為基本的研究思路,提出了錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形的方法。在傳統(tǒng)擠壓的擠出上,對錐形凹模施加一定的旋轉(zhuǎn),從而增大變形區(qū)域的等效應(yīng)變,改善材料的力學(xué)性能。本文首先在傳統(tǒng)擠壓受力分析的基礎(chǔ)上,采用上限法和主應(yīng)力法相結(jié)合的辦法對管形件的錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形的受力情況進(jìn)行分析,得出在管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形時(shí)所需的軸向擠壓力。同時(shí),在國外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上,提出在受錐形旋轉(zhuǎn)凹模影響的前提下,坯料內(nèi)部材料在一定的長度范圍內(nèi)會發(fā)生扭轉(zhuǎn),并且對其發(fā)生扭轉(zhuǎn)的長度范圍做出一個理論上的推導(dǎo)預(yù)測,為后續(xù)研究提供一定的參考依據(jù)。對于AZ80鎂合金管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓的成形,主要借助有限元模擬軟件DEFORM-3DV11.0對AZ80鎂合金基本管材成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析研究。通過對在傳統(tǒng)擠壓和錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓的工藝條件下管形件成形的金屬流動規(guī)律、等效應(yīng)變分布情況、成形載荷、速度場、成形效果等方面的研究,得出錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓與傳統(tǒng)擠壓相比存在的缺陷和優(yōu)勢。與傳統(tǒng)擠壓相比,采用錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓時(shí)軸向壓力有明顯的減少,等效應(yīng)變顯著增大,同時(shí)通過金屬流動圖可以發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi)坯料會發(fā)生一定的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度和擠壓速度的匹配不合適,如:旋轉(zhuǎn)速度太大而擠壓速度過小時(shí),成形的管形件會發(fā)生明顯的起皺甚至是撕裂的缺陷。最后,通過正交實(shí)驗(yàn)法對影響管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形的各個工藝參數(shù)包括凹模旋轉(zhuǎn)速度、模具半錐角、溫度、摩擦系數(shù)、擠壓速度等對成形載荷和等效應(yīng)變的影響進(jìn)行研究。通過對比,各個參數(shù)對等效應(yīng)變的結(jié)果的影響由大到小依次是溫度、模具半錐角、擠壓速度、凹模旋轉(zhuǎn)速度、摩擦系數(shù);各個參數(shù)對等效應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)差的影響從大到小依次是擠壓速度、模具半錐角、溫度、凹模旋轉(zhuǎn)速度、摩擦系數(shù)。最后對多指標(biāo)的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果在分別單個指標(biāo)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合平衡分析,得出對于此管形件的錐形模旋轉(zhuǎn)擠壓模擬而言,其最優(yōu)成形工藝參數(shù)為:凹模半錐角取45°,成形溫度取400℃,摩擦系數(shù)取0.15,擠壓速度取0.1 mm/s,凹模旋轉(zhuǎn)速度取0.1 rad/s。
【關(guān)鍵詞】：AZ80鎂合金 管形件 錐形凹模 穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG379
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.1.1 課題背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 塑性成形12-14
• 1.2.1 塑性成形的簡介12-13
• 1.2.2 大塑性變形發(fā)展13-14
• 1.3 轉(zhuǎn)模擠壓技術(shù)14-15
• 1.3.1 擠壓技術(shù)14-15
• 1.3.2 轉(zhuǎn)模擠壓技術(shù)15
• 1.4 管形件成形的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4.1 管形件成形工藝15-17
• 1.4.2 管形件擠壓成形的發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.5 金屬流動行為的研究方法18-19
• 1.6 有限元模擬在擠壓成形過程中的發(fā)展應(yīng)用19-22
• 1.7 主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)錐形模的管材擠壓成形理論分析24-40
• 2.1 引言24-25
• 2.2 速度場25-27
• 2.3 錐形模內(nèi)的變形功分析27-29
• 2.4 摩擦損耗分析29-30
• 2.4.1 沿著錐形面 Γ3與材料的摩擦損耗29
• 2.4.2 沿著芯軸與材料接觸面 Γ5的摩擦損耗29-30
• 2.5 動能分析30
• 2.6 主應(yīng)力法對容器內(nèi)材料變形的分析30-35
• 2.6.1 容器內(nèi)發(fā)生扭曲的材料的分析30-33
• 2.6.2 封閉在容器內(nèi)材料的變形分析33-35
• 2.7 外部做功35-37
• 2.7.1 沖頭軸向擠壓做功36
• 2.7.2 錐形模旋轉(zhuǎn)對材料的做功36-37
• 2.8 能量守恒37-38
• 2.9 本章小結(jié)38-40
• 第三章 AZ80鎂合金管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形數(shù)值模擬40-55
• 3.1 引言40-41
• 3.2 成形坯料及構(gòu)件41-42
• 3.3 成形方案42-44
• 3.3.1 成形模具設(shè)計(jì)42-43
• 3.3.2 成形方案的選擇43-44
• 3.4 成形工藝參數(shù)44-46
• 3.4.1 溫度44
• 3.4.2 摩擦系數(shù)44-45
• 3.4.3 凸模擠壓速度45
• 3.4.4 凹模旋轉(zhuǎn)速度45
• 3.4.5 錐形凹模半錐角45-46
• 3.5 有限元模型的建立46-47
• 3.6 旋轉(zhuǎn)擠壓模擬結(jié)果分析47-53
• 3.6.1 行程載荷曲線47-49
• 3.6.2 等效應(yīng)變49-50
• 3.6.3 速度場50-52
• 3.6.4 缺陷分析52-53
• 3.7 本章小結(jié)53-55
• 第四章 工藝參數(shù)對管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形的影響55-69
• 4.1 引言55
• 4.2 正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)55-57
• 4.3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析57-62
• 4.4 極差分析62-66
• 4.5 最優(yōu)參數(shù)下的成形結(jié)果66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：598280