【摘要】：在目前的工程應(yīng)用中,鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂合金具有比重輕、比強(qiáng)度高、并具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能及電磁屏蔽性能等特點(diǎn),這使得鎂合金在汽車(chē)領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域及電子信息等領(lǐng)域中得到了越來(lái)越多的研究及應(yīng)用。但由于鎂合金為密排六方晶體結(jié)構(gòu),在室溫下可激活的滑移系較少而難以塑性成形,加熱溫度過(guò)高又會(huì)導(dǎo)致組織粗大,性能較差。因此,對(duì)鎂合金的塑性成形研究是十分必要的。本文以AZ31鎂合金盒形件拉深成形為研究對(duì)象,使用Abaqus有限元軟件對(duì)盒形件拉深成形性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。通過(guò)對(duì)AZ31鎂合金進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn),得到了AZ31鎂合金的力學(xué)性能。利用有限元模擬分析,對(duì)AZ31鎂合金盒形件拉深過(guò)程中的拉深溫度、摩擦系數(shù)、壓邊間隙和凸凹模間隙等主要工藝參數(shù)進(jìn)行模擬研究,對(duì)比了不同工藝參數(shù)下材料的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)及厚度的變化規(guī)律,認(rèn)為AZ31鎂合金盒形件的最適拉深溫度為250℃,采取合理的模具間隙及潤(rùn)滑可以有效提高成形性能。GTN(Gruson-Tvergaard-Needleman)細(xì)觀損傷模型是一種常用的細(xì)觀損傷力學(xué)模型,通過(guò)對(duì)材料細(xì)觀孔洞的生長(zhǎng)、聚合,來(lái)反映材料宏觀上的變化。本文通過(guò)對(duì)AZ31鎂合金單向拉伸試驗(yàn)數(shù)值模擬,將計(jì)算得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與試驗(yàn)結(jié)果相擬合,通過(guò)優(yōu)化調(diào)整計(jì)算參數(shù),最終得到結(jié)果最優(yōu)的一組GTN參數(shù)。將確定的GTN模型嵌入有限元模型中,通過(guò)比較不同參數(shù)下的孔洞體積分布,分析出各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)盒形件拉深的影響。通過(guò)對(duì)四個(gè)拉深過(guò)程中的主要工藝參數(shù)模擬結(jié)果進(jìn)行分析比較,得出了AZ31鎂合金盒形件最合適的成形溫度和模具間隙等,而較低的摩擦系數(shù)能夠使板材更好地成形。通過(guò)對(duì)AZ31鎂合金盒形件拉深中主要工藝參數(shù)的分析比較,使用最優(yōu)工藝參數(shù)進(jìn)行了AZ31鎂合金手機(jī)殼拉深實(shí)驗(yàn),成功拉深制得了外邊質(zhì)量良好的手機(jī)殼樣品,驗(yàn)證了有限元分析的可靠性,也為開(kāi)發(fā)鎂合金手機(jī)殼拉深成形技術(shù)提供了有益參考。
【圖文】：

圖 1.1 金屬鎂的晶體結(jié)構(gòu)[3]Fig.1.1 The crystal structure of magnesium.1 鎂合金滑移機(jī)理滑移是指在變形時(shí)，受到切應(yīng)力影響，使得部分晶體沿著某一晶面和晶向產(chǎn)生位移。晶面和晶向也就是變形時(shí)的滑移面和滑移方向。表 1.2 為鎂合金在塑性變中的獨(dú)立滑移機(jī)制。表 1.2 鎂合金塑性變形過(guò)程中的獨(dú)立滑移機(jī)制Tab.1.2 The independent sliding mechanism of magnesium alloy滑移系 滑移面 滑移方向 獨(dú)立滑移系基面滑移 {0001} 1120 2棱柱面滑移 {1010}{1120}2錐面滑移 {1011} 1120 4

的應(yīng)用研究進(jìn)展金在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用車(chē)早在 20 世紀(jì) 30 年代就開(kāi)始使用鎂合金材料，但因在當(dāng)時(shí)成本較高到 20 世紀(jì) 80 年代由于制造工藝的改進(jìn)，鎂合金又得以在汽車(chē)領(lǐng)域再次因其所具有的各種優(yōu)良性質(zhì)，在汽車(chē)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于其密零件中能夠有效減輕整車(chē)重量，并減少燃油消耗，，同時(shí)也減少了汽車(chē)強(qiáng)度高、剛性佳，優(yōu)于鋼和鋁合金，可以滿(mǎn)足汽車(chē)需要的強(qiáng)度要求。減振性能使得鎂合金在汽車(chē)座椅和輪轂上等得到了廣泛運(yùn)用，使汽車(chē)顯著提高。2017 年 8 月，我國(guó)建成了全球首條鎂合金汽車(chē)輪轂生產(chǎn)線100 萬(wàn)只。鎂合金輪轂比鋁合金輪轂的質(zhì)量減少了 1/3，減重效果是車(chē)節(jié)油率可達(dá)到 8%—18%。鎂合金輪轂生產(chǎn)線的建成填補(bǔ)了國(guó)際上鎂合空白，同時(shí)也說(shuō)明，鎂合金在汽車(chē)領(lǐng)域方面的應(yīng)用是十分有潛力的，青睞。
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22;TG356

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601819