本文關鍵詞：AZ80鎂合金杯形件旋轉擠壓成形研究

  更多相關文章： AZ80鎂合金 杯形件 旋轉模具 反擠壓 數值模擬

【摘要】：鎂合金是最輕的金屬結構材料，是武器裝備輕量化的最佳選材之一。杯形件是國防軍工與交通運輸等領域最具代表性的結構件，成形制造出鎂合金高強韌杯形件意義重大。目前，鎂合金產品主要通過鑄造生產，缺陷多、力學性能差。塑性成形的鎂合金產品具有較好的力學性能，但采用常規(guī)塑性成形方法，鎂合金構件性能提升有限，而采用大應變軋制、等徑角擠壓、高壓扭轉等劇烈塑性變形技術，可大幅度提升鎂合金材料的力學性能，但通常只用于高性能材料的制備，成本較高且制備材料的尺寸規(guī)格有限。本文提出采用端面帶溝槽的擠壓凸模用于鎂合金杯形件的旋轉擠壓成形，不僅可獲得劇烈塑性變形效果，還可降低杯形件軸向與周向的性能差異。但是，此種新型成形技術的相關基礎問題國內外還未見報道。 本文首先根據功平衡法來確定杯形件反擠壓時凸模上的單位變形力，并在此基礎上，建立了杯形件反擠壓時位于凸模下端圓柱體鐓粗變形區(qū)的高度計算公式。使用軸對稱流函數，提出旋轉擠壓成形過程剛性區(qū)運動許可速度場，建立了各方向速度分量計算公式。為杯形件擠壓件結構尺寸的確定以及金屬的流動分析提供了理論依據。 基于杯形件反擠壓時位于凸模下端圓柱體鐓粗變形區(qū)的高度計算公式，提出旋轉擠壓成形杯形件時，擠壓件的內外徑必須滿足dD0.821。對于AZ80鎂合金杯形件，采用有限元模擬分析了在帶溝槽凸模作用下凸模軸向載荷與變形體應變場、速度場在成形過程中的變化規(guī)律、旋轉速度與凸模擠壓速度對擠入凸模溝槽內的金屬形成折疊缺陷的影響。結果表明：旋轉反擠壓與傳統(tǒng)反擠壓相比，凸模軸向的載荷大幅降低；旋轉反擠壓成形能獲得更大的塑性變形效果，塑性變形區(qū)較傳統(tǒng)反擠壓大幅擴展；旋轉反擠壓能獲得螺旋狀的纖維組織，降低杯形構件軸向與周向的性能差異；凸模擠壓速度過低、旋轉速度越快時，容易出現折疊缺陷。 最后，采用有限元分析方法，探討成形工藝參數（擠壓速度與旋轉速度、摩擦系數）、凸模端面錐度、凸模端面開設溝槽數目、溝槽結構尺寸對AZ80鎂合金杯形件旋轉擠壓成形過程的影響。結果表明：隨著旋轉速度的增大，成形工件平均等效應變值越大，坯料塑性區(qū)明顯擴大。擠壓速度越低、繞軸旋轉速度越高時，工件變形程度越劇烈、凸模軸向載荷也越小。摩擦系數的變化對成形工件最大等效應變影響不大。當摩擦系數取中間值0.2和0.15時，工件變形更加均勻。摩擦系數較大時，凸模變形較大。當摩擦系數取較小值0.05時，凸模端面也有小許變形。端面開設溝槽凸模的等效應變明顯大于無溝槽凸模。凸模溝槽數目越多，，最大等效應變值越大、等效應變平均值也越大、凸模軸向載荷也越小。采用15o端面錐角凸模所成形工件的等效應變平均值小于1.5o端面錐角凸模。采用1.5o端面錐角凸模變形更為均勻、凸模軸向載荷也較小。坯料經旋轉擠壓后平均晶粒尺寸均小于傳統(tǒng)反擠壓成形，而且動態(tài)再結晶百分數更高。
【關鍵詞】：AZ80鎂合金 杯形件 旋轉模具 反擠壓 數值模擬
【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】：TG379
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 課題背景及研究意義11-13
• 1.1.1 課題背景11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 劇烈塑形變形發(fā)展13-15
• 1.3 旋轉擠壓15-16
• 1.4 鎂合金塑性變形發(fā)展趨勢16-20
• 1.5 有限元模擬在塑性加工中的發(fā)展與應用20-21
• 1.6 主要研究內容21-22
• 第二章 變形區(qū)高度計算與速度場分析22-33
• 2.1 杯形件反擠壓變形區(qū)高徑比22-29
• 2.2 速度場計算29-32
• 2.2.1 凸模旋轉反擠壓的二元流函數29-30
• 2.2.2 凸模旋轉反擠壓二元流函數速度場30-32
• 2.2.3 力32
• 2.3 本章小結32-33
• 第三章 AZ80 鎂合金杯形件旋轉擠壓成形數值模擬33-46
• 3.1 引言33-34
• 3.2 成形構件34-35
• 3.3 實驗材料35
• 3.4 成形工藝參數35-37
• 3.4.1 成形坯料尺寸35-36
• 3.4.2 摩擦系數36
• 3.4.3 溫度36
• 3.4.4 凸模運動速度36-37
• 3.5 有限元模型建立37-39
• 3.6 旋轉擠壓模擬過程分析39-45
• 3.6.1 行程-載荷曲線39-40
• 3.6.2 等效應變40-42
• 3.6.3 速度場42-43
• 3.6.4 缺陷分析43-45
• 3.7 本章小結45-46
• 第四章 工藝參數及凸模結構對 AZ80 鎂合金杯形件旋轉擠壓成形過程的影響46-69
• 4.1 擠壓速度與旋轉速度的影響46-48
• 4.2 摩擦系數的影響48-54
• 4.3 凸模端面溝槽數目的影響54-58
• 4.3.1 載荷變化規(guī)律55-56
• 4.3.2 等效應力分布56-57
• 4.3.3 等效應變分布57-58
• 4.4 溝槽錐角β的影響58-60
• 4.4.1 載荷變化規(guī)律58-59
• 4.4.2 等效應變分布59-60
• 4.5 端面大錐角凸模的影響60-67
• 4.5.1 等效應變與等效應力分布60-63
• 4.5.2 成形載荷63-64
• 4.5.3 動態(tài)再結晶百分數與晶粒尺寸64-67
• 4.6 本章小結67-69
• 結論69-71
• 參考文獻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】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 黃光勝;黃光杰;汪凌云;潘復生;;變形鎂合金塑性的改善[J];材料導報;2006年01期

2 李峰;林俊峰;張鑫龍;;轉模擠壓成形過程的變形機理研究[J];材料科學與工藝;2011年05期

3 李峰;張鑫龍;初冠南;;凹模轉動擠壓成形過程的有限元分析[J];材料科學與工藝;2012年02期

4 杜文博;秦亞靈;嚴振杰;左鐵鏞;;大塑性變形對鎂合金微觀組織與性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2009年10期

5 張梅琳;朱世根;丁浩;原一高;顧偉生;;鎂合金加工技術的現狀與發(fā)展[J];東華大學學報(自然科學版);2005年06期

6 薛克敏,章爭榮,呂炎;扭壓變形數值分析中的有限元法[J];鍛壓技術;1997年02期

7 馬琳偉,孫樂民,張巧芳,張永振;數值模擬在鍛造成形中的應用[J];鍛壓裝備與制造技術;2003年06期

8 張兵;袁守謙;魏潁娟;張西鋒;呂爽;;1060鋁在累積軋制中組織和性能的演變[J];機械工程材料;2008年01期

9 薛勇;張治民;吳耀金;郎利輝;;AZ80鎂合金熱變形臨界損傷因子與動態(tài)再結晶軟化唯象本構研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年S2期

10 薛克敏;張君;李萍;黃科帥;;高壓扭轉法的研究現狀及展望[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2008年10期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 孟模;鑄態(tài)AZ80鎂合金多次變形工藝及力學行為研究[D];中北大學;2012年

本文編號：1023340