变形镁合金丝成形工艺的研究现状与展望

综述了镁合金的塑性成形工艺性能、镁合金丝成形工艺方法的研究现状和镁合金丝成形工艺的发展趋势。形变温度、载荷形式和晶粒尺寸对镁合金的塑性变形能力影响很大;通过升高温度和使镁合金处于三向压应力状态可以显著提高镁合金的塑性,因此热挤压是一种可行的镁合金丝塑性成形方法;拉拔成形过程中的应力状态对镁合金的塑性发挥不利,但在镁合金丝拉拔过程中引入电磁场、电脉冲等外场可以使镁合金的温度快速升高、晶粒细化,从而大幅提高镁合金的塑性,外场作用下生产效率极高的拉拔成形新技术是未来镁合金丝成形工艺的研究与发展方向。     

AZ31 镁合金板材自阻加热超塑成形及电流宏微观作用分析

目的为提高镁合金板材超塑成形加热过程的效率,将自阻加热引入到超塑成形过程中。方法通过自阻加热实验,分析了电流密度对坯料温度及升温速率的影响;设计了自阻加热胀形装置并确定了工艺参数,实现了AZ31镁合金的自阻加热超塑胀形。结果采用该加热方式可将坯料加热时间从数十分钟缩短至几十秒,极大地提高了加热速率,降低了能耗。结论分析了在电流作用下镁合金的变形机制,发现电流可以通过促进材料的再结晶形核、位错滑移来提高材料塑性,并具有钝化和阻碍空洞扩展的作用。     

变形镁合金板成形工艺研究现状

综述了影响镁合金板成形性能的主要因素、先进成形工艺及有限元技术在镁合金板成形中的应用现状,指出开展变形镁合金板成形性能的实验研究,建立其数学模型,并结合塑性有限元技术开展对镁合金板成形工艺的数值模拟分析及优化,有利于变形镁合金的推广应用.     

镁合金扇形件挤压成形数值模拟

以刚塑性有限元分析为基础,对镁合金扇形零件的挤压成形工艺进行了模拟分析,制定出扇形零件的成形工艺,即镦挤-反挤压复合成形工艺.镦挤制坯工艺优化坯料结构,反挤压工艺成形零件.根据数值模拟的工艺参数进行试验研究,成形出符合要求的零件.     

脉冲电流在镁合金加工中的应用进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,具有比重轻、比强度高、电磁屏蔽性能好、抗震性好、易加工、可回收利用以及生物相容性和可降解性良好等特点,在数码、交通和生物医用领域有广泛的应用前景。然而,镁的晶体结构为密排六方结构,在室温下可启动的滑移系少,塑性变形能力较差,这成为限制其广泛应用的主要原因。近年来,关于改善合金加工性能的研究已经广泛开展。研究较多的是通过对塑性加工工艺进行优化来提高合金的成形以及综合力学性能,如大塑性变形、半固态加工、电辅助成形等。其中,电辅助成形是利用电塑性效应,提高合金在加工过程中的塑性,降低变形抗力,同时还能有效节约能源,是实现难变形材料精准成形、提高材料综合性能的绿色加工技术。本文对脉冲电流在镁合金加工中的应用进行了综述,系统探讨了当前变形镁合金的加工方法与力学性能,分析了当前制约变形镁合金发展的因素,重点讨论了电塑性效应的研究现状,总结了国内外电塑性效应在镁合金加工中的研究现状,举例说明了脉冲电流在镁合金轧制、冲压等工艺中的应用。最后,从电塑性效应、止裂效应、极性效应三方面出发,重点综述了脉冲电流在金属塑性加工中的微观作用机理,并对脉冲电流在镁合金中的加工应用前景进...     

AZ31变形镁合金挤压成形工艺的研究

选择AZ3l变形镁合金,设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样,对坯料加热、模具预热、润滑剂、挤压比、挤压速度及挤压力等工艺问题与工艺参数,进行了系统的试验研究.总结了成形规律和确定工艺参数的方法,对生产应用将起到重要的参考作用.     

7A04铝合金复杂零件的超塑性成形工艺研究

用超塑性成形工艺对外侧表面带凸耳的空心圆锥体铝合金(7A04)零件进行了成形试验,通过分析和试验确定了合理的超塑成形工艺和模具结构.该零件须分两步进行超塑成形:先成形空心圆锥体,再成形凸耳;超塑性成形工艺制造该零件比原机加工工艺简单,节省材料超过60%.     

变形镁合金成形工艺研究及其应用

变形镁合金塑性加工是目前镁合金研究的前沿领域.综述了变形镁合金主要的成形工艺方法及应用领域,介绍了变形镁合金挤压、轧制、锻造、冲压、超塑变形等变形工艺的特点和关键;展望了变形镁合金的应用发展,指出了其成形工艺在军工、汽车、电子、航空航天等领域具有越来越广阔的应用前景.     

AZ91D镁合金的触变成形及其磨损性能的研究

研究了加热时间和模具预热温度对AZ91D镁合金触变成形性、组织和磨损性能的影响。结果表明,适合AZ91D镁合金触变成形的最佳加热时间为90min(在585℃),模具预热温度为350℃;在此工艺条件下,初生相颗粒较圆整、粒度较小,组织最致密,相应地,其耐磨性也最好;与金属型铸造相比,明显地提高了耐磨性。     

碳纤维复合材料板热弯曲试验研究

为解决传统复合材料件成形效率低、制造成本高等问题,提出一种采用加热模具对复合材料板直接进行热冲压的复合材料成形新方法。该方法使用局部加热模具将复合材料板中需发生变形的区域进行局部加热,并借助复合材料加热到一定温度下软化的特点,使其随模具的运动逐步成形,并在模具作用下固化。对复合材料板V形件的热弯曲成形进行了试验研究,分...     

镁合金双层板超塑成形/扩散连接工艺及模拟

为提高镁合金双层板结构超塑成形/扩散连接的成形质量,运用MSC.MARC有限元分析软件,对镁合金双层板结构波纹件超塑成形/扩散连接(SPF/DB)成形过程进行了三维数值模拟.在粘塑性有限元法的基础上采用罚函数方法,模拟得到波纹件在不同成形阶段的成形规律以及壁厚分布规律,并对波纹件在成形过程中潜在危险区域进行了预测,同时...     

镁合金复合细晶强化研究进展

细化镁合金的晶粒可极大改善其综合力学性能,单一的细化方法包括在熔体中施加外力场作用、高压和激冷作用以及大塑性变形,单一细化方法下的材料性能难以满足实际需求,且生产效率低、成本高、质量难以保证.2种及以上细化晶粒方法的结合可以实现镁合金性能的极大提升,通过评述镁合金复合加工方法,包括挤压铸造-固态挤压成形、挤压铸造-正挤压成形、FE-CCAE复合变形工艺、电磁脉冲结合轧制工艺、超声振动-挤压加工等,详细阐述镁合金复合细晶强化工艺的研究进展,为进一步研究和开发更加高效绿色的镁合金晶粒细化复合成形技术提供参考.     

塑性成形方法对镁合金耐蚀性的影响及展望

随着镁合金产业的快速发展,如何通过塑性成形方法提高镁合金的耐蚀性成为了重要课题。镁及其合金因具有低密度、高比强度和较好的回收性等优点而受到广泛关注,然而室温变形能力和耐腐蚀性能差等缺点是其广泛应用的瓶颈。在总结镁合金腐蚀特点及面临问题的基础上,综合分析了国内外塑性成形方法对镁合金腐蚀领域的相关研究,综述了不同加工成形方法在提高镁合金耐蚀性应用方面的进展,从腐蚀机理和工艺参数2个方面进行了讨论。介绍了不同塑性成形方法对镁合金耐蚀性的影响机制,其中包括挤压–ECAP、超声滚压处理、等通道转角挤压、热轧处理、触变成形、板材挤压、板材轧制、交叉轧制、异步轧制和异步交叉轧制、压铸、快速凝固、搅拌摩擦焊、增材制造、喷丸等。从成分分布、析出相等微观角度阐述了影响镁合金腐蚀行为的机制,指出了塑性成形方法在提高镁合金耐蚀行为方面存在的问题,为提高镁合金的耐蚀性提出建议。     

变形镁合金及其成形工艺

研究了变形镁合金的种类及世界主要工业国家的合金系列,总结了变形镁合金的主要用途及典型合金,分析了镁合金的变形特点,概括了变形镁合金的成形工艺及最新成果,介绍了镁合金冲压手机外壳的冲压工艺.     

金属塑性成形三维有限元模拟软件3D - PFS的开发

金属塑性成形过程的三维有限元模拟仿真是否有效的关键在于快速适用的算法和有效的模拟系统.介绍了自主开发的三维刚塑性/刚粘塑性有限元模拟分析软件3D-PFs的组成及关键技术问题的处理,并给出了计算实例.结果表明:利用该系统可实现对体积和板料成形过程的模拟分析,获得成形过程中材料在模腔中的流动情况及成形规律,该系统是研究金属塑性成形的有效工具.     

Analysis of thermal cycling efficiency and optimal design of heating/cooling systems for rapid heat cycle injection molding process

Rapid heat cycle molding (RHCM) is a molding process that the mold cavity is rapidly heated to a high temperature before plastic melt injection, and then cooled quickly once the cavity is completely filled. Heating/cooling efficiency and temperature uniformity of the RHCM system are two key technical parameters to ensure a high productivity and high-quality products. In this study, a numerical model to analyze the heat transfer in heating and cooling phases of RHCM was built. The effect of heating/cooling medium, layout and structure of the heating/cooling channels, mold structure, etc., on heating/cooling efficiency and temperature uniformity was studied and discussed by analyzing the thermal responses of the molding system in RHCM process. Based on the simulation results, the optimization design of the RHCM mold with hot-fluid heating was performed. Then, a new RHCM mold structure with a floating mold cavity was proposed to improve the heating/cooling efficiency and temperature uniformity. The effectiveness of this new mold structure was also verified by numerical experiments. At last, a RHCM production line with steam heating and water cooling was constructed for a thin-wall plastic part. In testing production, the molding systems can be heated and cooled rapidly with a molding cycle time of about 72 s. The production results show that the aesthetics of the molded parts was greatly enhanced and the weld mark on the plastic part’s surface was completely eliminated.     

热渐进成形中加热方式及其测温方法的研究进展

渐进成形是一种先进的制造技术,可满足小批量产品高精高效的生产需求。在航天航空、电子及精密仪器领域中的部件通常具有轻质高强的特点,但在室温下整体延展性较差的材料(钛合金、镁合金、铝合金)很难通过传统的渐进成形方法来成形,使用热辅助方法就显得尤为重要。简要介绍了渐进成形技术的发展及成形原理,并综述了国内外研究学者在热渐进成形技术中使用的加热方法,将其分为两种类型:整体加热和局部加热,进一步对比分析了两种加热方式的优缺点,其中,电加热方式适用范围较广且加热温度较高,加之其设备结构简单,具有较大的应用前景。在此基础上,针对不同加热方式,综述了相应的成形装置及温度测控方式,测温方式分为接触式测温和非接触式测温。对比两种测量方法,接触式测温精度高且测温范围较大,但难以测量运动中物体的温度;非接触式测温通常用于测量运动中的物体和小范围内的温度,并且不会对被测物体的温度场造成影响,但其制造成本较高且测量精度相对较低。分析了各种成形装置及温度测控系统的适应工况,将温度控制在材料成形的最佳温度附近可以提高材料的成形性和成形精度。     

难变形材料热静液挤压复合精密塑性成形工艺

目的 研究热静液挤压及其复合塑性变形工艺在高密度钨合金、钨铜合金、钛基复合材料及镁合金薄壁细管等难变形材料方面的制备。方法 通过对高密度钨合金难变形材料进行热静液挤压及旋转锻造等塑性成形,分析了材料在成形过程中的微观组织及性能变化规律和强化机制,制备出大长径比穿甲弹弹芯材料。在此基础上,将该复合塑性变形技术拓展至两相不互溶材料钨铜合金、钛基复合材料及大长径比镁合金毛细管等难变形材料方面的制备。结果 热静液挤压及其复合塑性变形工艺在粉末冶金难变形材料的致密化方面具有显著优势,获得材料不仅致密度高,而且有效实现了控形控性;对于镁合金薄壁细管成形而言,也可以实现组织与性能的有效调配,同时材料的精度较高。结论 热静液挤压及其复合塑性变形工艺在难变形材料的制备与成形方面具有独特的优势与广阔的应用前景。     

Lasererwärmung zur Verbesserung des Umformergebnisses beim Kragenziehen von Aluminium‐ und Magnesiumknetlegierungen

Laser heating for improvement of forming results in hole flanging of magnesium and aluminium wrought alloys Warm sheet metal forming has proven itself for the production of parts made of magnesium and aluminium wrought alloys. In many cases, e.g. in deep drawing, the heating of large surfaces makes sense. If only small areas of a larger part have to be formed, as with hole flanging, a local heating by means of laser irradiation is more advantageous. So the heat quantity can be brought in well metered temporally and locally. The expanding ratio could be increased, depending on material, with a local temperature of about 200 °C by more than double in comparison to cold conditions. It was shown that a narrow process window is to be kept, since material failure arises not only from too low, but also from to high forming temperatures.