AZ31B镁合金板材液压成形规律的研究

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镁合金由于具有密度小、强度高、抗震、抗腐蚀等优点,在汽车、航空航天、3C等领域应用较为广泛,其塑性成形技术已成为该领域中的研究热点。因镁合金板的冷成形性能较差,目前主要采用热成形方法来加工镁合金零件,但热成形方法具有装置复杂、温度精确控制困难、镁合金极易被氧化等缺陷,这为采用非常规的冷成形方法如液压拉深方来加工镁合金板零件提供了发展空间。本文开展AZ31B镁合金板液压拉深冷成形规律的研究。  采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了厚度为0.6 mm的AZ31B镁合金板在液压拉深条件下的成形规律,重点分析了该板材的成形性能和失效现象。研究了镁合金板拉深过程中典型部位的受力形式和应力、应变分布规律,分析了液压力、压边力、凸模圆角半径等工艺参数对板材成形性能的影响。利用自行开发的试验装置,对该板材进行了机械-液压拉深(仅在板材底部施加液压力)和径向推力充液拉深(在板坯边缘同时施加液压力)试验研究。结合试验研究及数值模拟结果,分析了液压力对板材最大拉深高度的影响规律,探索了该板材在液压拉深条件下的拉深极限和合理成形工艺参数;并对拉深试件的起皱、破裂等典型失效现象及成形过程中需解决的一些不良问题,进行了系统的分析。得到的主要结论如下:  (1)径向推力充液拉深能有效改善镁合金板的冷成形性能,获得较大的极限拉深高度值和较好的壁厚分布均匀性。  (2)AZ31B镁合金板在机械-液压拉深和径向推力充液拉深时的合理成形工艺参数分别为:凸模圆角半径为4 mm、压边力为1 kN和凸模圆角半径为5 mm、压边力为3 kN。  (3)采用液压拉深方法拉深AZ31B镁合金板时,拉深装置上所有直接与板材接触的圆角半径不宜小于2.5 mm,否则该圆角处材料易发生破裂。  (4)拉深试件的典型失效形式为凸缘区域的起皱和凸模圆角区域的破裂,凹模圆角区域径向上拉应力相对较大,试件易发生拉裂失效;凸模圆角区域在径向和周向上的拉应力较大,该处材料变薄现象较为显著,为潜在破裂位置。  (5)开发的试验装置结构简单、工作可靠、制造成本低,能满足试验要求。  研究成果对镁合金板冷成形规律的深入研究有一定的指导和借鉴作用,对扩大镁合金的应用范围有重要现实意义。
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