ZK60镁合金管材推轧工艺及其成形过程研究

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推轧工艺是一种短流程、高生产率、高成材率的管材轧制工艺,目前工业中常用的管材制备工艺在镁合金管材制备领域中存在诸多弊端,例如常规轧制工艺,其轧制流程过长,镁合金管材在轧制过程中温降较快,导致材料塑性下降,轧制过程难以进行;传统挤压工艺在制备薄壁型管材方面略显吃力;拉拔工艺生成效率低、模具损耗大,加工成本高。而推轧工艺具有短流程、高成材率、高生产率等优势。本文基于ZK60镁合金材料,利用推轧工艺制备出一种高强度薄壁型管材,具体研究内容如下:(1)通过理论分析,计算出推轧变形区相关参数,并对轧制过程芯棒以及轧辊受力进行分析。根据分析结果并结合工艺要求对孔型参数、孔型分配进行计算,并根据计算结果及现场要求完成推轧模具的设计和校核。(2)基于ABAQUS显式动力学有限元模拟软件对镁合金管材推轧过程进行数值模拟,探索了在不同压下率和不同工艺参数时管材应变、应力、温度的变化趋势,根据不同工艺参数(推轧速度、推轧温度)的模拟结果表明:推轧速度和推轧温度的提高会减小管坯的残余应力,增加管坯等效塑性应变,对管坯的成型质量有积极的作用,但过高的工艺参数会对管坯成形产生不利的影响。(3)完成管坯推轧实验并对实验结果进行分析:随着管坯压下率的增大,微观组织明显细化,力学性能显著提高,同时随着压下率的增加,孪晶数量增多,延伸率降低,削弱了材料的塑性;随着推轧温度的升高,管材组织均匀性提高,孪晶明显减少,但平均晶粒尺寸变化较小,强度提高不明显。(4)管材在经过压下率为15%的推轧实验后,抗拉强度为295MPa,延伸率为25%;在压下率为25%时,管材抗拉强度为310MPa,延伸率为18%;在压下率增加至34.5%时,管材抗拉强度为348MPa,延伸率为14%;当压下率达到45%时,管材抗拉强度提高至377MPa,延伸率为10%。(5)通过对不同推轧温度下轧后管材的宏观形貌观察发现,推轧温度为350℃时,管材表面质量最好。
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