AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔新工艺研究

为了解决镁合金无缝管难加工问题,研究了AZ31镁合金斜轧穿孔制备管坯新工艺。根据镁合金热加工本构关系确定加工温度和应变率范围为300~450℃、0.001~1 s~(-1),根据斜轧理论与现有的三辊斜轧设备初步确定工艺参数,对Φ40 mm×300 mm镁合金棒材进行穿孔过程热力耦合数值模拟及实验研究,取穿后毛管试样进行金相分析。结果表明:采用斜轧穿孔方式完全可以制备AZ31镁合金无缝管;在400℃下,选择合适的顶头前伸量、送进角、轧辊转速、孔喉直径能够顺利穿制Φ40 mm×5.5 mm×615 mm镁合金毛管;轧后组织成等轴状均匀分布且晶粒明显细化,达到3μm,相应力学性能得到改善。此工艺可代替传统挤压工序生产无缝镁合金管,提高生产效率、降低成本,便于后续成品管的生产。     

AZ31镁合金管二辊斜轧穿孔微观组织演变数值模拟分析

提出了一种镁合金无缝管穿孔新方法（二辊斜轧穿孔），并利用三维有限元分析软件DEFORM-3D对二辊斜轧穿孔过程进行了模拟，分析了穿孔过程中的微观组织演变。结果表明，模拟的微观结构与实验的微观结构具有相同的演变规律，平均晶粒尺寸接近，证明了采用二辊穿孔新工艺穿制AZ31大口径镁合金无缝管的可行性和DEFORM-3D软件模拟结果的可靠性。     

AZ31镁合金成形极限图的实验研究与数值模拟

利用Nakazima半球凸模胀形实验构建了AZ31镁合金在170、200和230℃温度条件下的成形极限图，分析了温度对AZ31镁合金成形极限的影响。利用有限元方法对AZ31镁合金在200℃温度下的胀形过程进行了数值模拟，并将所得模拟结果与实验结果进行对比。结果表明，随着胀形温度的升高，AZ31镁合金的变形抗力不断降低，显著提高了其成形极限，并验证了AZ31镁合金的塑性从100℃快速上升，到200℃后上升变缓。数值模拟和实验研究的结果具有较好的一致性，证实了所构建模型的有效性。     

AZ31镁合金板的热拉深性能

通过热轧工艺制备了厚度为0.8 mm的AZ31镁合金薄板. 在不同温度和应变速率条件下进行了单向拉伸试验. 在50～240 ℃的温度范围内, 采用平底杯形冲头拉深试验研究了成形温度、拉深速度以及冲头温度对AZ31镁合金板热拉深工艺的影响. 结果表明 AZ31镁合金热轧薄板的RLD随温度的升高而明显增大; 在成形温度为200 ℃, 拉深速度为30 mm/min的条件下, 最大RLD可达2.65, 相应的高径比为1.4, 证明AZ31镁合金板具有良好的热拉深性能; 此外, 拉深速度和冲头温度对AZ31镁合金的拉深成形也有重要影响.     

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°。     

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。     

基于FEM的战地车用AZ31镁合金板材ICAE工艺研究

细化晶粒、提高金属综合性能是当前战地车用AZ31镁合金板材塑性成形工艺迫切需要研究的内容。提出了AZ31镁合金板材的减径通道转角(Ironing channel angular extrusion,ICAE)挤压成形工艺。采用数值模拟结合理论分析的方法,对ICAE工艺下200 mm×2 mm的AZ31镁合金板材微观组织演化规律进行了研究。结果表明:ICAE通过晶粒破碎和动态再结晶可以显著细化AZ31镁合金晶粒,板材平均晶粒尺寸可达15μm。     

镁合金丝静液挤压物理模拟实验与数值模拟分析

根据相似性原理研制AZ31镁合金静液挤压实验模拟成形装置，在630kN液压机上以彩色塑性胶泥为模拟材料进行了静液挤压实验模拟，证明AZ31镁合金静液挤压成形工艺的可行性。应用Deform-3D有限元分析软件对直径3mm的镁合金丝进行了静液挤压成形工艺仿真研究，得到350℃镁合金静液挤压时温度场分布、应力应变分布及挤压力等技术数据，为AZ31镁合金静液挤压成形工艺及模具设计提供了理论依据。     

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。     

AZ31镁合金挤压型材温热张力绕弯成形过程中的回弹特征(英文)

采用数值模拟和实验方法研究薄壁、多筋AZ31镁合金挤压型材的温热张力绕弯成形工艺,分析工艺参数对AZ31弯曲型材回弹特征的影响。结果表明:当成形温度由100℃升高至200℃时,AZ31镁合金型材弯曲件回弹角的实验值和模拟值均减小,实验回弹角由11.6°降低至10.7°,回弹率由11.26%降低至10.39%,回弹角与成形温度的关系近似为线性关系。当弯曲角由100°增加至110°时,AZ31镁合金型材弯曲件回弹角的实验值和模拟值都增加,实验回弹角由10.8°增加至11.5°,回弹率由10.48%增加至11.16%。当预拉伸量由0.2%增加至1.1%时,AZ31镁合金型材弯曲件回弹角的实验值和模拟值都减小,实验回弹角由12.5°降低至9.8°,回弹率由12.14%降低至9.51%。     

基于DEM-FEM的AZ31B板材软模成形极限预测

针对金属板材固体颗粒介质成形工艺中散体颗粒的离散性能和板材连续变形特点,提出并构建离散元-有限元耦合仿真模型。通过试验和数值模拟相结合的方法,建立镁合金板材温热成形韧性破裂准则,并验证该准则的有效性。最后结合韧性断裂准则对AZ31B镁合金固体颗粒介质筒形件温热拉深进行离散元-有限元耦合模拟,对其成形极限进行预测分析,并展开相应条件下的拉深成形试验。结果表明:基于韧性断裂准则的离散元-有限元耦合分析方法可以有效预测镁合金板固体颗粒介质温热拉深成形极限。     

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。     

轧制工艺对AZ31镁合金冲压性能的影响

采用普通轧制、异步轧制、交叉轧制和等径角轧制工艺,制备了具有良好组织状态的AZ31镁合金板材,并对这几种不同轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的冲压性能进行了研究,分别考察不同轧制工艺下的镁合金板材的应变硬化指数、塑性应变比和杯突实验Erichsen值,确定不同轧制方式对镁合金冲压性能的影响。结果表明,等径角轧制所制备AZ31镁合金板材的Erichsen值最大,表现出了最优的室温成形性能。     

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+1.0Y+1.3Sr镁合金正方形截面壳体制件气胀成形工艺研究

采用双辊连铸连轧工艺制造出了1 mm厚的AZ31+1.0Y+1.3Sr镁合金板材,使用其板材气胀成形了正方形截面盒型壳体制件,并对其工艺进行了研究。采用光学显微镜和扫描电镜对制件进行了显微组织分析,探索了镁合金变形机理和最佳成形条件。通过对制件壁厚分布和空洞组织分析,探究了正方形截面壳体制件变形过程和断裂机理。结果表明,连铸连轧的AZ31+1.0Y+1.3Sr镁合金板材在400℃、1.8 MPa气体压力下成形的零件是饱满的。     

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。     

基于响应曲面法的AZ31B镁合金油浴加热渐进成形性研究

针对镁合金室温成形性差的特性,提出了一种以油浴装置为热源,进行整体加热的渐进成形新技术。为了验证油浴加热方法的可行性,基于实验设计法,对AZ31B镁合金板材成形时的成形能力进行了实验研究,并建立了成形性和相关工艺参数之间的二次回归预测模型,通过响应曲面法及方差分析,探讨了工艺参数及两个工艺参数交互作用对其成形性的影响。结果表明:油浴辅助加热渐进成形技术能够成形镁合金板材,影响渐进成形性强弱的工艺因素依次为成形温度、层进给量、板材厚度和刀具直径。验证结果表明:AZ31B镁合金油浴加热渐进成形性的预测模型是正确的,最终得到合适的成形温度为250℃,最大成形角可达68. 1885°。     

镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究

为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性,以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律,对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究,分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数,并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件,并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为16.7%。     

镁合金拼焊板焊接性能及覆盖件冲压成形

采用钨极交流氩弧焊的焊接方法成功制备0.8mm厚的AZ31和AZ80镁合金拼焊板,确定了钨极交流氩弧焊接工艺参数。经过300℃×60min退火热处理后,使镁合金拼焊板焊接接头平均晶粒度从23μm细化到16μm。对0.8mm厚的AZ31、AZ80镁合金拼焊板冲压成形,当AZ31薄板的温度范围在190℃～210℃,AZ80薄板的温度范围在310℃～350℃时的成形效果良好。在成形件底部,焊缝向塑性较差的AZ80材料侧偏移,最大移动距离为0.55mm。     

AZ31B镁合金轴对称件单点无模温渐进成形新工艺规律

研究并掌握镁合金板材在不同工艺参数条件下的渐进成形规律对完善镁合金单点温渐进成形工艺有着重要的理论和实际应用价值。以变锥角圆台件为研究对象,以有限元软件ANSYS/LS-DYNA为工具,以成形件的等效应力、减薄率和板厚变化为研究指标,研究了不同工艺参数:成形温度、摩擦条件和工具头直径对AZ31B镁合金板材单点温渐进成形的影响。结果表明:在成形温度为250℃,静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1,工具头直径在10~12 mm范围内,AZ31B镁合金板材具有良好的单点渐进成形性能。