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.     

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。     

镁合金板材颗粒介质拉深工艺参数数值模拟

为提高镁合金板材拉深性能,提出一种基于固体颗粒介质成形(Solid granules medium forming,SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺。以单向拉伸试验获取的AZ31B镁合金板材真应力—应变曲线和颗粒材料性能试验构建的介质线性Drucker-Prager本构模型为基础,采用有限元法对板材拉深成形进行热力耦合数值模拟并进行试验验证,研究压边力、压边间隙和温度对板材拉深性能的影响。结果表明:压边间隙和压边力联合控制比单纯控制压边力或是压边间隙更能有效地提高板材拉深性能;AZ31B镁合金板材在拉深过程中对温度有较强敏感性,板材变形温度为250~300℃,颗粒介质与其温差100~150℃时,板材达到最佳拉深性能;颗粒介质能够对工件筒壁部位提供轴向摩擦力,该摩擦力能有效提高材料拉深性能并保证板厚的均匀性,这是SGMF工艺的优势所在。     

AZ31B镁合金板热拉深成形工艺参数优化及微观组织演变

为了探索合适的工艺参数和微观组织演变,得到镁合金板热拉深成形质量最优的工艺参数组合及零件在热拉深成形时的微观组织演变规律,以厚度为1.6 mm的AZ31B镁合金为研究对象,利用正交试验法进行筒形件的热拉深成形试验。以成形温度、凸模运动速度和润滑剂种类这3个工艺参数作为影响因素,最大拉深高度和最大拉深力作为试验评价指标,建立3因素3水平的正交试验。对试验结果进行极差和方差分析,得到工艺参数对试验指标的影响主次关系与显著性影响,并对优选试验方案成形的筒形件进行了壁厚测试,综合最大拉深高度和成形质量分析得到最优工艺参数组合。最后,对零件微观组织演变规律进行了探究。结果表明,成形温度为240℃,凸模运动速度为30 mm·min^-1,润滑剂采用二硫化钼锂基脂时,筒形件拉深高度达到最大值,壁厚均匀,成形质量良好。     

镁合金AZ31B挤压成形工艺及模具研究

研究了AZ31B镁合金热挤压工艺与模具。实验结果表明:(1)经400℃×20h的均匀化退火后的AZ31B镁合金铸锭,在挤压温度380～400℃、挤压速度1.0～2.5m/min的工艺条件下,可以挤压出复杂断面的型材,证明其具有良好的热挤压性能。(2)模具结构形式影响挤压力的大小。     

AZ31镁合金保温杯内筒反挤压成形模拟研究

运用DEFORM-3D有限元分析软件模拟了AZ31镁合金保温杯内筒反挤压过程,分析了温度和挤压速度对AZ31镁合金反挤压过程中的等效应力、挤压力的影响。模拟结果表明:凸模圆角处的等效应力值最大;随着温度的升高,所需要的最大挤压力变小;挤压速度越大,最大挤压力越大。     

AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟

采用Gleeble-1500热-力学模拟试验机进行等温压缩实验所得AZ31镁合金应力--应变数据,建立材料变形的数学模型,拟合出材料温成形应力--应变曲线.应用有限元法模拟AZ31镁合金薄壁管的挤压成形,坯料的成形流变性能按其数学模型施加于MSC-Superform的材料库中,其中着重探讨AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑以及模具形状等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供科学的依据.     

AZ31B镁合金薄板挤压成形模拟分析

镁合金板材挤压工艺参数较难控制,挤压温度与挤压速度的合理匹配是挤压成功与否的关键.以宽度700 mm、厚度4 mm的AZ31B镁合金薄板为研究对象,基于Forge软件和Normalized Crockroft&Latham断裂准则对其挤压过程进行了模拟.结果表明,挤压初期,铸锭上、下部金属逐渐向心部流动,左、右两侧金属流动与挤压速度保持同向;中、后期,±45.方向金属发生分离,一部分与上、下部金属合流后继续向心部流动,另一部分与左、右侧金属合流后向薄板宽度方向扩展.随挤压行程增加,成形薄板加长,局部高温区域由薄板两侧向中间部分转移;初始挤压温度400℃时,若挤压速度超过1 mm·s-1,薄板局部高温区域温度较高,成形质量和使用性能不易保证.采用380 ～ 400℃的初始挤压温度,大约0.2 mm·s-1的挤压速度,既可以显著降低设备成本,又利于保证薄板使用性能.     

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.     

有限元分析宽厚比对镁合金变通道挤压的影响

采用有限元分析软件,对250℃下AZ31镁合金变通道角挤压进行数值模拟分析,研究宽厚比k对成型过程中的挤压载荷、等效应力、等效应变和应变均匀性的影响。结果表明:宽厚比k对AZ31镁合金挤压成型过程中的挤压载荷、等效应力、等效应变和应变均匀性影响明显。k由4增长至10时,挤压载荷由1.1×10~6N增至5.5×10~6 N。k小于8时,试样的应力等效最大值约为270 MPa;当k为8时,在转角剪切区应变高达2.3,心部和表层的应变差值小于0.5,剪切区累积了大量的应变且应变均匀性高,易诱发动态再结晶和晶粒碎裂,细化晶粒,增强AZ31镁合金的强韧性能。     

Deformation behaviors of magnesium alloy AZ31 sheet in cold deep drawing

To investigate how the popular magnesium alloy AZ31 sheet （aluminum 3%, zinc 1%） behaves in cold working, deep drawing experiments at room temperature, along with finite element（FE） simulation, were performed on the cold forming sheet of the AZ31 alloy after being annealed under various conditions. The activities were focused on the fracture pattern, limit drawing ratio（LDR）, deformation load, thickness distribution, anisotropic effect, as well as the influences of the annealing conditions and tool configuration on them. The results display that punch shoulder radius instead of die clearance, has much influence on the thickness distribution. The anisotropy is remarkable in cold working, which adversely impacts the LDR. The fracture often happens on the side wall at an angle to axis of the deformed specimen. The results also imply that the LDR for the material under present experimental conditions is 1.72, and annealing the material at 450 ℃ for 1 h may be preferable for the cold deep drawing.     

镁合金板材的固体颗粒介质拉深工艺参数

提出基于固体颗粒介质成形(SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺,并展开试验研究。通过对AZ31B镁合金薄板进行差温拉深成形试验,研究了成形温度、拉深速度、压边力、压边间隙、凹模圆角和润滑条件对拉深性能的影响,确定AZ31B镁合金板料最佳成形工艺参数。结果表明:该工艺可显著提高镁合金板材的成形性能,成形温度及拉深速度对板料拉深性能影响较大,板料最佳成形温度区间为290～310℃,颗粒介质与板料理想温差为110～150℃;压边力和压边间隙对拉深性能产生联合影响;此外,凹模圆角和润滑条件也对拉深性能有一定的影响。当上述工艺参数达到最佳值时成功拉深出极限拉深比(LDR)为2.41的工件。     

AZ31镁合金板材等温弯曲实验研究

对AZ31镁合金板材的等温弯曲变形过程进行了数值模拟,分析了其变形特点以及金属流动规律,确定了合理的变形参数,即弯曲凸模半径为8 mm,凸模间距为38 mm。同时,研制了AZ31镁合金板材的等温弯曲实验装置,并对AZ31镁合金板材在不同变形温度下进行了不同道次的等温弯曲实验研究,分析了镁合金板材微观组织的变化规律。AZ31镁合金板材经过等温弯曲变形后,其室温伸长率达到17.1%,而原始AZ31镁合金板材的室温伸长率为12.4%,提高了42%。     

Die structure optimization of equal channel angular extrusion for AZ31 magnesium alloy based on finite element method

Three-dimensional(3D)geometric models with different corner angles(90°and 120°)and with or without inner round fillets in the bottom die were designed.Some important process parameters were regarded as the calculation conditions used in DEFORMT M-3D software,such as stress—strain data of compression test for AZ31 magnesium,temperatures of die and billet,and friction coefficient.Influence of friction coefficient on deformation process was discussed.The results show that reasonable lubrication condition is im...     

镁合金圆筒舱体DE-GMAW焊接数值模拟

为了研究AZ31B镁合金焊接接头残余应力分布规律,采用MSC.mar软件对直径200 mm,厚度6 mm的镁合金圆筒舱体环焊缝进行双电极气体保护焊（DE-GMAW）焊接温度场、应力场及残余应力的数值模拟.结果表明,焊缝及热影响区残余应力较大,远离焊缝中心处的残余应力随着距离增加而逐渐减小,除焊缝内外表面外,大部分区域的纵向残余应力大于横向残余应力,这为研究控制镁合金焊接残余应力提供了重要的理论支撑.     

Experimental and numerical study of warm deep drawing of AZ31 magnesium alloy sheet

Warm forming of magnesium alloy sheet has attracted more and more attention in recent years. The formability of magnesium alloy sheet at elevated temperature depends on appropriate processes, and the fabrication of high-performance sheet. In this research, an AZ31 magnesium alloy sheet with excellent performances is fabricated by the cross-rolling and the uniform annealing treatments. The uniaxial tensile tests are conducted using a Gleeble 3500 thermal–mechanical simulator, and the mechanical properties of AZ31 magnesium alloy sheet are analyzed. Finally, some limiting drawing ratio (LDR) experiments are performed. The experiments show that the LDR can reach 2.0 at the forming temperature of 150 °C and the drawing velocity of 15 mm/s. A warm deep drawing process is also simulated by the finite element method. The influences of drawing temperature and blank holder force on the formability are numerically investigated. The simulation demonstrated that variable blank holder force technology can improve the LDR from 3.0 to 3.5, and decrease the wall thinning ratio from 15.21% to 12.35%.     

Effects of die angle on microstructures and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy processed by equal channel angular pressing

1　INTRODUCTIONMagnesiumalloysarethelightestmetallicstruc turalmaterialsandhencetheyprovidegreatpotentialintheweightsavingofautomotiveandaerospacecomponents ,materialhandlingequipment ,portabletoolsandevensportinggoods[1,2 ] .Duetotheirhexago nalclose packed (HCP)crystalstructure ,magnesiumalloysperform poorformabilityandlimitedductilityatroomtemperature ,thustheirproductsaremainlyfabricatedbycasting ,inparticular ,die casting ,andtheapplicationsofwroughtmagnesiumalloysarelim ited .Nowit…     

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。