本文關(guān)鍵詞：AZ31鎂合金連續(xù)擠壓擴(kuò)展成形工藝參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,被譽(yù)為21世紀(jì)環(huán)境與資源可持續(xù)發(fā)展的綠色材料。但是,鎂合金為密排六方晶體結(jié)構(gòu),致使其室溫塑性變形能力差,采用傳統(tǒng)加工方法存在工藝流程長(zhǎng)、道次變形量小,需要多次加熱和成材率低等問題。連續(xù)擠壓技術(shù)以摩擦力為驅(qū)動(dòng)力,具有流程短、節(jié)能、環(huán)保和高效等優(yōu)點(diǎn)。因此,借助數(shù)值模擬手段研究鎂合金的連續(xù)擠壓擴(kuò)展變形規(guī)律,優(yōu)化連續(xù)擠壓成形工藝參數(shù),對(duì)鎂合金連續(xù)擠壓工藝參數(shù)的制定具有重要指導(dǎo)作用。本文采用DEFORM-3D軟件,以400型和500型連續(xù)擠壓機(jī)為原型,數(shù)值模擬了AZ31鎂合金板材的連續(xù)擠壓過程,探討了不同工藝參數(shù)對(duì)其擴(kuò)展成形規(guī)律的影響,得到如下結(jié)論：(1)針對(duì)400型連續(xù)擠壓機(jī)成形的兩種規(guī)格的鎂合金板,依據(jù)設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)方案進(jìn)行數(shù)值模擬,分析流速均方差,獲得了80mm×8mm鎂板成形的最優(yōu)參數(shù)組合為擠壓輪轉(zhuǎn)速5 r/min、工模具預(yù)熱溫度400℃、流動(dòng)通道長(zhǎng)度40 mm；120mm×8mm鎂板成形的最優(yōu)參數(shù)組合為擠壓輪轉(zhuǎn)速5 r/min、工模具預(yù)熱溫度400℃、流動(dòng)通道長(zhǎng)度50 mm。(2)基于兩種規(guī)格鎂板的正交試驗(yàn)結(jié)果,通過極差分析和方差分析得到了各因素對(duì)流動(dòng)均勻性影響的主、次順序,擠壓輪轉(zhuǎn)速的影響最為顯著,流動(dòng)通道長(zhǎng)度的影響次之,工模具預(yù)熱溫度的影響不明顯。(3)正交法分析鎂合金連續(xù)擠壓擴(kuò)展成形工藝參數(shù)多因素影響規(guī)律,與單因素的影響規(guī)律一致。隨著擠壓輪轉(zhuǎn)速的提高,流動(dòng)均勻性變差；隨著流動(dòng)通道長(zhǎng)度、工模具預(yù)熱溫度的增加,流動(dòng)均勻性提高,達(dá)到一定值時(shí),流動(dòng)均勻性降低。(4)選取正交方案中代表性試驗(yàn),對(duì)其模擬結(jié)果進(jìn)行應(yīng)變場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)分析。結(jié)果表明,在擴(kuò)展區(qū)厚度方向上,應(yīng)變值從上表面到下表面逐漸升高；在擴(kuò)展區(qū)縱向上,最大值發(fā)生在腔體入口邊緣,應(yīng)力值出現(xiàn)兩次峰值,分別集中在工模具的兩個(gè)分界區(qū)域。(5)針對(duì)流動(dòng)均勻性影響顯著的參數(shù),以500型連續(xù)擠壓機(jī)為原型,研究了擠壓輪轉(zhuǎn)速和流動(dòng)通道長(zhǎng)度對(duì)160mm×8mm鎂板擴(kuò)展成形規(guī)律的影響。隨著擠壓輪轉(zhuǎn)速提高,金屬流動(dòng)均勻性變好,擠壓輪扭矩減小,坯料和腔體溫度升高,應(yīng)力應(yīng)變值增大,建議選取擠壓輪轉(zhuǎn)速為6r/min;隨著流動(dòng)通道長(zhǎng)度增加,金屬流動(dòng)均勻性先升高再降低,坯料和模具溫度升高,擠壓輪扭矩增大,建議選取流動(dòng)通道長(zhǎng)度為60mm。
【關(guān)鍵詞】：連續(xù)擠壓 鎂合金 擴(kuò)展成形 數(shù)值模擬 工藝參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG379
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 鎂及鎂合金概述10-11
• 1.1.1 鎂及鎂合金的特點(diǎn)10-11
• 1.1.2 鎂合金的分類11
• 1.2 鎂合金的發(fā)展與應(yīng)用11-13
• 1.2.1 鎂合金的發(fā)展歷史11-12
• 1.2.2 鎂合金的應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.3 鎂合金塑性變形機(jī)理及板材成形工藝13-16
• 1.3.1 鎂合金塑性變形機(jī)理13
• 1.3.2 鎂合金板材成形工藝及進(jìn)展13-16
• 1.4 連續(xù)擠壓技術(shù)16-21
• 1.4.1 連續(xù)擠壓原理16-17
• 1.4.2 連續(xù)擠壓的工藝特點(diǎn)17-18
• 1.4.3 連續(xù)擠壓技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀18-21
• 1.5 課題的意義及主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 1.5.1 課題的意義21
• 1.5.2 課題研究的主要內(nèi)容21-23
• 第二章 有限元數(shù)值模擬技術(shù)23-35
• 2.1 有限元數(shù)值模擬技術(shù)簡(jiǎn)介23-24
• 2.1.1 有限元數(shù)值模擬技術(shù)概述23
• 2.1.2 有限元數(shù)值模擬技術(shù)的特點(diǎn)23-24
• 2.1.3 有限元法在塑性成形中的應(yīng)用24
• 2.2 剛塑性有限元理論基礎(chǔ)24-26
• 2.2.1 剛塑性有限元理論的基本假設(shè)24-25
• 2.2.2 剛塑性有限元理論的基本方程25-26
• 2.2.3 剛塑性有限元方程的求解過程26
• 2.3 DEFORM有限元模擬軟件簡(jiǎn)介26-29
• 2.3.1 DEFORM-3D模擬軟件概述26-27
• 2.3.2 DEFORM模擬軟件的特點(diǎn)27
• 2.3.3 DEFORM軟件的模擬系統(tǒng)27-29
• 2.4 鎂合金連續(xù)擠壓數(shù)值模擬過程29-34
• 2.4.1 三維幾何模型的建立29-30
• 2.4.2 材料模型的建立30-31
• 2.4.4 有限元模擬前處理初始條件的設(shè)定31-34
• 本章小結(jié)34-35
• 第三章 基于正交試驗(yàn)的鎂合金連續(xù)擠壓工藝參數(shù)優(yōu)化35-51
• 3.1 正交模擬方案的確定35-37
• 3.1.1 正交試驗(yàn)法簡(jiǎn)介35
• 3.1.2 正交參數(shù)的選定35
• 3.1.3 正交表的設(shè)計(jì)35-36
• 3.1.4 SDV值的選取36-37
• 3.2 正交試驗(yàn)的結(jié)果分析37-42
• 3.2.1 模擬結(jié)果37-39
• 3.2.2 極差分析39-41
• 3.2.3 方差分析41-42
• 3.3 各參數(shù)正交優(yōu)化模擬結(jié)果驗(yàn)證42-45
• 3.3.1 擠壓輪轉(zhuǎn)速對(duì)流動(dòng)均勻性的影響43
• 3.3.2 流動(dòng)通道長(zhǎng)度對(duì)流動(dòng)均勻性的影響43-44
• 3.3.3 工模具預(yù)熱溫度對(duì)流動(dòng)均勻性的影響44-45
• 3.4 應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)分析45-49
• 3.4.1 等效應(yīng)變場(chǎng)分析45-47
• 3.4.2 等效應(yīng)力場(chǎng)分析47-49
• 本章小結(jié)49-51
• 第四章 不同工藝參數(shù)對(duì)鎂合金連續(xù)擠壓擴(kuò)展成形的影響51-67
• 4.1 TLJ500有限元模型的建立51
• 4.2 擠壓輪轉(zhuǎn)速對(duì)鎂合金擴(kuò)展成形規(guī)律的影響51-60
• 4.2.1 溫度場(chǎng)分析52-53
• 4.2.2 流動(dòng)均勻性分析53-55
• 4.2.3 擠壓輪扭矩分析55-57
• 4.2.4 腔體溫度場(chǎng)分析57-58
• 4.2.5 等效應(yīng)變場(chǎng)分析58-59
• 4.2.6 等效應(yīng)力場(chǎng)分析59-60
• 4.3 流動(dòng)通道長(zhǎng)度對(duì)鎂合金擴(kuò)展成形的影響規(guī)律60-65
• 4.3.1 溫度場(chǎng)分析61-62
• 4.3.2 流動(dòng)均勻性分析62-63
• 4.3.3 擠壓輪扭矩分析63-64
• 4.3.4 模具溫度分析64-65
• 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：868100