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由于镁合金质量轻、强度高,它已被广泛地应用于航空、电子和汽车工业并逐渐替代了一些现有材料。镁合金冲压工艺效率高、成形性能好,因而具有很大的发展潜力。与铸造镁合金相比,变形镁合金具有更高的强度、更好的延展性和更优越的力学性能。由于电子工业应用的镁合金部件大部分是盒形件,如笔记本电脑、移动电话、MD和MP3播放机,因此研究镁合金盒形件拉延成形有很大的价值。
本文运用MSC.Marc有限元模拟软件模拟了镁合金盒形件的拉延成形过程,分析了坯料外形、模具结构参数、工艺参数等对镁合金盒形件热拉延成形的影响,及厚度变化规律、成形过程中坯料表面温度分布规律等,对模具结构和成形工艺进行完善。而后运用交叉轧制镁合金AZ31板材实验研究了成形温度、压边间隙、拉延速度、凸模温度等工艺参数对镁合金盒形件拉延成形的影响,并对变形后镁合金盒形件组织及力学性能等进行研究,以明确成形后镁合金零件的性能是否满足要求,并根据产品使用性能要求进行拉深工艺的设计与优化。
通过数值模拟和实验研究,本文得出以下主要结论:在镁合金方盒形件热拉延成形过程中,坯料表面温度呈区域化分布,通过提高法兰角部温度、降低直边温度,可以提高成形极限;凹模圆角半径取值于4t~6t,凸模肩部圆角半径取值于1.25t~2.5t,凸凹模间隙取值于1.06t~1.13t,压边间隙控制在0.3t~0.4t,凸模温度控制在60~80℃之间,板材随模加热时间为5~8min,成形速度低于10mm/min,将有利于镁合金盒形件拉延成形;拉延成形后的镁合金的延伸率比原始板料小,屈服强度有所增大,抗拉强度基本不变,盒形件肩部转角处的内部晶粒有所长大,变形后镁合金盒形件组织性能和力学性能完全能满足使用要求。