AZ31B镁合金板材温热成形极限实验研究

镁合金在常温下的塑性成形能力差,在加热条件下成形能力会有明显提高。文章研究了AZ31B板材在温热条件下的成形性能。通过完成刚模胀形实验获得了AZ31B在温度150℃、200℃、250℃的FLD。AZ31B镁合金板材FLD随着温度的升高而升高,表明AZ31B随着温度的升高塑性成形能力增强。在实验基础上进一步获得了成形极限图的计算模型,该模型对实际生产有一定的指导作用。     

AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔数值模拟

提出采用三辊斜轧穿孔方法制备镁合金无缝管,基于AZ31镁合金塑性变形特点和斜轧穿孔成形原理分析,建立AZ31镁合金的力学模型,设定AZ31镁合金斜轧穿孔的工艺和模具参数。利用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金在300~400℃温度范围内进行斜轧穿孔数值模拟,得到各个成形阶段坯料的等效应力分布和金属流动速度矢量图。模拟结果表明在350℃、0.01 s-1变形条件下,AZ31镁合金斜轧穿孔保持稳定轧制。根据模拟结果进行试验验证,结果表明在此工艺条件下斜轧穿孔后的AZ31镁合金管力学性能良好,验证了斜轧穿孔制备镁合金无缝管的可行性和有效性,为镁合金无缝管新的生产方法提供理论依据。     

AZ31镁合金薄板在热态下的成形极限图及其应用

采用板材热成形试验机BCS-50AR及网格应变自动测量系统GMASystem,获得了AZ31镁合金薄板在150～250℃温度范围内的成形极限图(FLD)。分别将实验获得的FLD及软件自带的Keeler’s方程作为利用DYNAFORM模拟时的破裂判据,模拟研究了AZ31镁合金筒形件在150～250℃温度范围内的拉深过程,并将模拟结果与AZ31镁合金的等温拉深实验结果进行了比较。结果表明:FLD作为DYNAFORM模拟时的破裂判据,能更好地预测AZ31镁合金薄板成形过程中的破裂问题。     

镁合金AZ31B板材热拉深成形工艺参数优化

在不同温度、不同压边力和不同拉深速度下，针对厚度为0．8mm的AZ31B镁合金板材的成形性能用有限元分析软件进行模拟与分析。在25～220℃的温度范围内，采用直径为140mm的坯料进行冲压成形，研究成形温度、拉深速度以及压边力对AZ31B镁合金板成形性能的影响。结果表明：成形温度为200℃时的极限拉深比达到了2.8；成形温度在200℃以下时，随着成形温度的升高。镁合金板材的成形性能越来越好。这证明AZ31B镁合金具有良好的热拉深性能；此外，拉深速度和压边力对AZ31B镁合金的拉深成形也有重要影响。     

AZ31B镁合金不同椭圆度凹模黏性介质温热胀形工艺（英文）

基于不同椭圆度凹模胀形原理,选择具有良好热稳定性和导热性能的甲基乙烯基硅橡胶作为黏性介质,进行AZ31B镁合金黏性介质温热胀形试验,并采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对成形过程进行分析。确定AZ31B镁合金黏性介质温热胀形最佳温度,以及凹模椭圆度对AZ31B镁合金黏性介质温热胀形变形规律的影响。同时根据网格应变原理,通过对不同椭圆度极限胀形试件的测量,绘制出AZ31B镁合金黏性介质温热成形极限图(FLD)。研究结果表明,在耐热温度范围内,热态黏性介质能够适应试件几何形状的变化建立非均匀压力场,非均匀压力差值随着椭圆度的增大而减小,根据极限胀形试验绘制出的成形极限图,能够综合反映出零件复杂程度与极限变形程度的关系。     

AZ31及ZE10镁合金板拉胀复合成形的研究

对AZ31及ZE10镁合金板在20．300℃条件下进行了力学性能、弯曲及锥杯试验。研究结果表明：随着变形温度升高，镁合金板材强度下降而塑性、弯曲性能、“拉深＋胀形”复合成形性能明显改善。ZE10镁合金板比AZ31镁合金板具有更好的弯曲及拉胀复合成形性能。200℃、250℃试验时，ZE10镁合金锥杯试样可顺利拉深进入锥杯底部圆孔而不出现裂纹。     

AZ31镁合金挤压型材温热张力绕弯成形模拟及实验研究

以AZ31镁合金挤压型材为研究对象,通过数值模拟和实验方法研究了AZ31镁合金型材温热张力绕弯成形工艺,分析了温度及预拉伸量对AZ31镁合金型材成形质量及回弹的影响规律。结果表明:AZ31镁合金型材在成形温度低于110℃时无法顺利弯曲成形;随着成形温度升高,AZ31镁合金型材回弹角降低,二者近似呈线性递减关系;当成形温度从140℃升高至220℃时,弯曲成形后AZ31镁合金型材回弹角实验值由5.4°降低至3.8°,降低了1.6°,而模拟结果降低了0.693°。随着预拉伸量的增加,AZ31镁合金型材回弹角降低。当预拉伸量从0%增大至6%时,弯曲成形后AZ31镁合金型材回弹角实验值由10.9°降低至3.1°,降低了7.8°,模拟结果降低了4.459°。     

AZ31镁合金板温热状态下成形极限图的理论预测（英文）

基于刚塑性材料在平面应力条件下变形的M-K理论对AZ31镁合金在温热状态下的成形极限图(FLD)进行了预测,在理论预测时采用von Mises和Hill’48屈服准则。通过单向拉伸实验获得所用的AZ31镁合金板的力学性能,同时在分析时引入Fields-Backofen本构方程。此外,采用刚性凸模胀形方法获得了AZ31镁合金板在不同温度下的实验FLD曲线用以验证理论预测结果。通过对473 K和523 K下理论预测FLD与实验FLD间的比较,发现理论预测结果受计算时所采用的屈服准则的影响,特别是在温度较低时。采用Hill’48二次型各向异性屈服准则获得的FLD与实验数据有较好的一致性。     

AZ31和AZ91镁合金等温挤压及挤压后的微观组织变化

通过等温挤压和金相观察,研究了AZ31和AZ91镁合金不同变形条件下的挤压性能和变形后的微观组织变化。结果表明,AZ31镁合金的挤压变形性能较好,而AZ91镁合金在挤压比为4∶1、挤压温度为400℃,以及在挤压比为9∶1、挤压温度为350℃和400℃时,挤压后的试件表面均出现了裂纹;AZ31镁合金的最佳成形温度为300℃～400℃,AZ91镁合金的最佳成形温度为300℃～350℃;镁合金在热挤压过程中发生了动态再结晶,挤压之后合金的晶粒显著细化。     

镁合金轮毂等温挤压与胀形工艺研究

针对镁合金轮毂结构复杂、塑性成形困难的特点,提出用等温挤压及胀形工艺成形AZ80镁合金轮毂,并制定了成形工艺路线,设计加工出模具。主要成形工艺参数为:挤压温度350~400℃、压头平均挤压速度0.2 mm.s-1、胀形温度200~250℃。轮毂轮辋部位最大抗拉强度σb、屈服强度0σ.2及延伸率δ分别达到338.4 MPa、190 MPa和14.1%,机械性能明显优于铸态组织。该工艺成形力小、工序简单、生产效率高,是镁合金轮毂塑性成形的发展方向。     

AZ31B管材挤压数值模拟及挤压极限图的建立

采用Gleeble3000型热-力学模拟试验机,对不同温度和应变速率下的AZ31B镁合金的变形形为进行了研究,以得到材料的真实应力—应变曲线,导入专业成形数值模拟软件,对尺寸为尴40×3的AZ31B无缝管材,以坯料初始温度240℃～480℃、挤压杆速度2mm/s～80mm/s的条件进行了数值模拟,根据模拟数据建立了挤压极限图,并通过挤压工艺试验对所得的挤压极限图进行了验证,结果吻合的很好。     

AZ31B镁合金方盒形件的差温拉深成形

以AZ31B镁合金方盒形件差温拉深成形过程为研究对象,进行了单向拉伸试验,确定了本构方程中的有关参数;依据差温拉深成形的特点,对影响AZ31B镁合金方盒形件拉深成形效果的重要指标进行了数值模拟,确定了最佳的凸模和凹模温度组合为50℃和250℃,并通过试验进行了验证;对较优温度组合条件下所得的试件进行了相关区域的金相组织分析,结果表明,塑性变形后的AZ31B镁合金方盒形件的组织性能明显优于原始板料,差温导致的孪晶可有效提高成形深度。     

不同加载路径下的AZ31B镁合金的成形极限

为了分析实际成形过程中AZ31B镁合金产生破裂的原因,并为改善工艺条件提供实用可靠的判据,采用实验和有限元模拟相结合的方法研究AZ31B镁合金的成形极限。分别对沿轧制方向、垂直于轧制方向、与轧制方向成45°的3种方向的试件进行单向拉伸实验,获得AZ31B镁合金的工程应力-工程应变曲线,获得材料的真实应力-真实应变曲线和塑性变形阶段的塑性应变。采用十字形试件进行了不同加载路径下的双向拉伸实验,并进行了相应的有限元模拟仿真,提取实验和模拟结果绘制成形极限图,对有限元模拟和实验结果进行对比分析,发现实验和有限元模拟结果基本吻合,左侧成形极限图高于右侧。     

AZ31镁合金板材温热冲压数值模拟与实验研究

采用Gleeble3500热模拟实验机进行了单向拉伸实验,分析了AZ31镁合金板材的力学性能;以此实验数据为基础,对温热冲压过程进行了数值模拟,研究了拉深温度、压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响;通过极限拉深比实验,对数值模拟结果进行了实验验证。结果表明:在极限拉深温度150℃,极限拉深速度15 mm/s,固定压边力的工艺条件下,极限拉深比能够达到2.5。模拟结果表明:模拟结果和实验结果具有良好的一致性;采用变压边力可以明显提高板材的冲压性能,极限拉深比将达到5.0。     

数值模拟方法建立AZ31B镁合金管材的挤压极限图

采用Gleeble3000型热-力学模拟试验机对不同温度和应变速率下的AZ31B 镁合金的变形行为进行了研究,得到材料的流动应力曲线并导入专业成形数值模拟软件,对尺寸为Φ40mm×4mm的AZ31B镁合金圆管,进行了挤压数值模拟,根据模拟数据建立了挤压极限图,并通过挤压工艺试验对所得的挤压极限图进行了验证,结果吻合得很好.     

各向异性对镁合金板材渐进成形的影响及微观组织演变

利用数控实验机床(CNC)、热拉伸实验机和金相显微镜,研究了AZ31B镁合金薄板在加热时渐进加工成形和显微组织变化规律.结果表明:镁合金薄板在加热条件下可以实现单点渐进成形,极限角随着温度的增加而增加,200 ℃时的成形极限角为60?;各向异性对板料的渐进成形影响较大,且250 ℃时合金各向异性最小;渐进成形包括加工硬化、静态再结晶和动态再结晶的复杂过程;板材的微观组织由粗大和细小晶粒组成,这取决于板料的成形温度和成形时间;板料质量是影响镁合金渐进成形质量的主要因素之一.     

镁铝叠层板的热轧成形及热冲压成形性能研究

镁铝叠层板密度低、表面耐蚀性好,是一种新型板材。应用热轧法将5052铝合金板坯和AZ31镁合金板坯叠层组料加热、轧制成形出镁铝叠层板;采用单向拉伸试验测定力学性能,优选了轧后热处理工艺;通过热成形极限实验对镁铝叠层板进行热冲压成形性能测定;运用回归分析法得到了镁铝叠层板的成形极限散点图、曲线型成形极限图和条带型成形极限图。结果表明,轧后经200℃×60min的退火处理能明显提高其塑性,获得良好的综合性能。200℃下镁铝叠层板冲压成形性能与镁合金板材相当。     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

脉冲电流条件下工业态AZ31镁合金板材的气胀成形

为解决工业态非细晶AZ31镁合金板材气胀成形能力差、成形极限低等问题,将脉冲电流引入到材料的气胀成形过程中,并对工业态非细晶AZ31镁合金板材进行脉冲电流辅助气胀成形研究。自由胀形实验表明:脉冲电流可提高工业态非细晶AZ31镁合金板材的气胀成形极限。显微组织分析表明:在脉冲电流辅助变形条件下,非细晶AZ31镁合金板材的气胀成形是多种变形机制综合作用的结果,这包括晶界滑移及扩散蠕变,晶内位错滑移及孪晶变形等。对脉冲电流作用机制的分析表明:脉冲电流可提升位错的扩散活性,增强其可动性,从而促进了上述变形机制的作用效果,提高了材料的气胀成形能力。     

镁合金AZ31盒形件拉深成形有限元模拟分析

摘 要:利用有限元数值模拟分析了各工艺参数(拉深温度、凸模圆角半径及凹模内圆角半径)对镁合金AZ31盒形件拉深成形性能的影响,并通过实验进行了验证.结果表明:采用最佳拉深温度和最佳的凸模圆角半径、凹模内圆角半径可以有效地改善厚度为0.5mm的镁合金AZ31板材的拉深成形性能.