本文關(guān)鍵詞：鎂合金復(fù)合變角熱擠壓研究

  更多相關(guān)文章： 復(fù)合變角 模具優(yōu)化 有限元模擬 鎂合金擠壓 中央替換模

【摘要】：鎂合金是在實(shí)際生產(chǎn)中最輕的金屬材料,具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼減震性好、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽效果佳、機(jī)加工性能優(yōu)良、零件尺寸穩(wěn)定、易回收等優(yōu)點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品裝備輕量化的理想材料之一。用擠壓的加工方式生產(chǎn)鎂合金,可以提高生產(chǎn)效率,改善鎂合金的力學(xué)性能。由于擠壓模具是封閉的,所以在擠壓的過(guò)程中,金屬內(nèi)部流動(dòng)、應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及載荷情況等都很難進(jìn)行檢測(cè)。另外模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為擠壓過(guò)程中很關(guān)鍵的一個(gè)因素,長(zhǎng)期以來(lái)只能靠不斷的試模和摸索,靠積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行,這耗費(fèi)了大量的人力和物力。因此,用計(jì)算機(jī)模擬的方式,來(lái)改良和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu),有助于提高實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)的效率。鎂合金的擠壓角在擠壓過(guò)程中有很重要的作用,它是鎂合金棒料擠壓變形的主要區(qū)域。目前鎂合金的擠壓研究主要集中在擠壓比上,對(duì)這方面的研究較少。本文設(shè)計(jì)了新的模具擠壓變角,運(yùn)用有限元分析軟件DEFORM對(duì)AZ31鎂合金擠壓過(guò)程進(jìn)行模擬,,研究了復(fù)合變角對(duì)AZ31鎂合金表面質(zhì)量和力學(xué)性能的影響,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計(jì)模具的擠壓效果如下。1、傳統(tǒng)的擠壓模具中,模具的擠壓角往往與擠壓板或者凹模為一體。本模具將擠壓角拆分出來(lái),設(shè)計(jì)為中央替換模,實(shí)現(xiàn)了換小模不用換大模的思想,使得擠壓實(shí)驗(yàn)中可以更加方便的進(jìn)行不同模具結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)。在工業(yè)生產(chǎn)中也可以提高生產(chǎn)效率,節(jié)約了材料,降低了生產(chǎn)成本。2、新的模具結(jié)構(gòu)可以有效改善死區(qū),降低擠壓時(shí)的載荷,加快外層金屬的流動(dòng)速度,使金屬的組織更加的均勻,提高了金屬的性能。3、中央替換模的錐面角度對(duì)鎂合金擠壓過(guò)程中的速度和溫度都有很大的影響。錐面角度越小,擠壓中棒料表面與芯部的材料流動(dòng)速度差越小,擠壓時(shí)的溫度越低。進(jìn)而使擠出的棒料有更好的表面質(zhì)量。4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)擠壓速度等于5mm/s時(shí),采用錐面角度為30。的中央替換模可以得到光滑的鎂合金棒材。5、設(shè)計(jì)了多重階梯的復(fù)合變角,使材料在擠壓過(guò)程中受到多次擠壓,材料的應(yīng)變逐漸增大,在外層受到比一重階梯更大的剪切應(yīng)變,增加材料的階梯數(shù)可以有效的提高材料的等效應(yīng)變,使鎂合金得到更大的變形強(qiáng)化。6、在相同階梯數(shù)復(fù)合變角中擠壓,選取的復(fù)合變角階梯角度增大,有助于金屬的擠壓流動(dòng)性,使多重階梯能實(shí)現(xiàn)更好的擠壓效果。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合變角 模具優(yōu)化 有限元模擬 鎂合金擠壓 中央替換模
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG379
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abtract4-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 鎂及鎂合金概述10-12
• 1.2.1 鎂的性質(zhì)10-11
• 1.2.2 鎂合金的應(yīng)用11-12
• 1.3 典型的變形鎂合金塑性加工方法12
• 1.4 鎂合金擠壓變形技術(shù)12-13
• 1.4.1 連續(xù)擠壓技術(shù)12-13
• 1.4.2 SPD技術(shù)13
• 1.5 鎂合金擠壓工藝13-16
• 1.5.1 坯料均勻化處理13-14
• 1.5.2 擠壓溫度14-15
• 1.5.3 擠壓比15
• 1.5.4 擠壓速度15
• 1.5.5 模具結(jié)構(gòu)15-16
• 1.6 本論文研究的意義和內(nèi)容16-18
• 1.6.1 研究的意義及發(fā)展方向16
• 1.6.2 本文研究的內(nèi)容16-18
• 2 剛塑性有限元法及其應(yīng)用18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 塑性有限元的分類18
• 2.3 金屬體積成形有限元數(shù)值模擬軟件及其發(fā)展18-21
• 2.3.1 概述18-19
• 2.3.2 塑性有限元分析商品軟件的出現(xiàn)19-20
• 2.3.3 DEFORM介紹20-21
• 2.4 剛塑性流動(dòng)理論的基本假設(shè)和基本方程21-22
• 2.4.1 基本假設(shè)21
• 2.4.2 基本力學(xué)方程和邊界條件21-22
• 2.5 剛塑性有限元的廣義變分原理22-24
• 2.6 剛塑性有限元的求解過(guò)程24-25
• 2.7 金屬流速的判據(jù)25-27
• 3 本文擠壓模擬的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)27-32
• 3.1 擠壓模擬的網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置27-28
• 3.2 擠壓模擬的場(chǎng)變量設(shè)置28
• 3.3 擠壓模擬的步長(zhǎng)和步數(shù)參數(shù)設(shè)置28-29
• 3.4 擠壓模擬過(guò)程中網(wǎng)格重劃分設(shè)置29-30
• 3.5 DEFORM求解器的選擇30-32
• 4 鎂合金擠壓模具中央替換模設(shè)計(jì)及模擬結(jié)果分析32-37
• 4.1 擠壓模型32-33
• 4.2 擠壓工藝參數(shù)33-34
• 4.3 模擬結(jié)果分析34-36
• 4.3.1 擠壓過(guò)程中的速度場(chǎng)分析34-35
• 4.3.2 擠壓過(guò)程中的載荷分析35-36
• 4.4 本章小結(jié)36-37
• 5 中央替換模的擠壓流動(dòng)分析37-45
• 5.1 中央替換模結(jié)構(gòu)的優(yōu)化37
• 5.2 不同中央替換模的速度場(chǎng)37-39
• 5.3 中央替換模和擠壓速度對(duì)擠壓流動(dòng)的影響39-42
• 5.3.1 中央替換模和擠壓速度對(duì)溫度的影響39-40
• 5.3.2 中央替換模和擠壓速度對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響40-42
• 5.4 擠壓實(shí)驗(yàn)42-44
• 5.5 本章小結(jié)44-45
• 6 復(fù)合變角中央替換模優(yōu)化45-55
• 6.1 不同階梯數(shù)的復(fù)合變角46-49
• 6.1.1 不同階梯數(shù)的復(fù)合變角應(yīng)變場(chǎng)46-47
• 6.1.2 不同階梯數(shù)的復(fù)合變角對(duì)載荷的影響47-49
• 6.2 不同錐面角度的復(fù)合變角49-52
• 6.2.1 不同錐面角度的復(fù)合變角應(yīng)變場(chǎng)49-50
• 6.2.2 不同的錐面角度的復(fù)合變角對(duì)載荷的影響50-52
• 6.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)52-53
• 6.3.1 金相分析52-53
• 6.3.2 拉伸實(shí)驗(yàn)53
• 6.4 本章小結(jié)53-55
• 7 結(jié)論55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 作者簡(jiǎn)介60

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