镁合金板材温热成形性能

通过热模拟单拉试验,获得了AZ31镁合金板材在不同工艺条件下的真实应力应变曲线,分析了温度和应变速率对流变应力的影响.通过极限拉伸比试验,研究了轧制、退火、拉伸温度、拉伸速度、拉延间隙以及压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响.结果表明:交叉轧制和退火工艺能够显著提高镁合金板材的力学性能;在极限拉伸温度150℃、极限拉伸速度15 mm/s的工艺条件下,极限拉伸比能够达到3.0;AZ31镁合金板材适宜的拉延间隙为板厚的1.2倍.     

热轧AZ31镁合金薄板的室温成形性

针对AZ31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用不同轧制温度获得镁合金板材,使用半球形凸模胀形,绘制镁合金室温成形极限图并分析轧制温度对镁合金板材组织和室温成形能力的影响.发现AZ31镁合金板材的成形性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关.基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的情况下,晶粒尺寸对板材的成形性能起决定性影响.     

镁合金板材温热冲压成形热力耦合数值模拟

采用Gleeble3500热模拟试验机进行单向拉伸试验,获取了材料的力学性能参数,分析了AZ31镁合金板材的力学性能特点.采用热力耦合技术对镁合金板材温热冲压过程中的温度场进行了数值模拟,研究了冲压过程中温度场的分布规律,并对差温拉延工艺进行了分析.结果表明:差温拉延工艺可以提高镁合金板材的温热成形性能;采用热力耦合技术的数值模拟更能反映AZ31镁合金板材的温度敏感特性.     

基于韧性断裂准则的AZ31B镁合金板材成形极限预测

结合损伤起始判据和损伤演化准则,建立了完整的韧性断裂准则,基于ABAQUS中韧性损伤材料模型对AZ31B镁合金板材成形极限进行了预测。通过拟合单向拉伸应力应变曲线得到材料本构模型及损伤演化参数,建立了板材的Nakazima半球形凸模胀形有限元仿真模型,再基于韧性断裂准则预测了AZ31B镁合金板材室温下的成形极限,并分析了不同板材断裂失效判据对成形极限的影响。研究结果表明,基于所建立的韧性断裂准则,并以损伤演化过程中应变路径转变作为断裂失效判据,可以较准确地预测镁合金板材成形极限,得到的成形极限图与实验结果吻合较好。     

镁-稀土系ZE10镁合金板料的热拉深成形性能

通过对不同温度、冲头速率、压边方式、压边力以及润滑条件下板料的变形状态及冲压力-冲压行程曲线的研究,考察不同成形条件对ZE10镁合金板料成形性能的影响.在成形过程中,采用加热元件与热电偶连接的方式对凹模与冲头进行温度控制;通过对弹簧压下量的控制分别施加固定压边力与渐变压边力.结果表明,当凹模温度为250-300℃、冲头温度为(60±5)℃、冲头速率为(20±5)mm/min时,采用浮动压边方式,压边力从2 kN逐渐增大到10 kN,并以80%气缸油 20%石墨作为润滑剂,ZE10镁合金板料具有较好的成形性能,其极限拉深比可达2.8.     

镁合金塑性成形技术--AZ31B成形性能及流变应力

通过热模拟压缩试验研究了镁合金AZ31B在不同温度下的成形性能,获得了200～400°C温度下的镁合金变形特性和流动应力.试验结果发现,镁合金在低于200°C以下的温度范围内变形困难,发生断裂.在高于400°C时,由于镁合金极易氧化,不适合塑性加工.试验显示,镁合金塑性成形的最佳温度为250～400°C.由于镁合金在高温下的软化效应,流变应力随应变的增加而下降,提出了适合镁合金塑性成形的流变应力模型.试验结果表明,该模型适用于镁合金热变形过程的流变应力分析.     

基于正交设计的局部结构镁合金板材零件热冲锻成形工艺优化

板材冲锻成形技术是一种板材零件的成形方法,在板材形状成形的同时对于局部特征结构进行体积成形。对于一些带有凸台、凸筋类局部结构的板材零件,其成形过程需要运用冲锻成形的方法来实现。铝合金、镁合金等轻合金比较适用于冲锻成形这种方法。该工艺具有生产效率高、材料利用率高、零件精度高等特点,现已广泛应用于小型板成形零件的生产当中,同时也是材料成形领域中的研究热点。针对带有局部特征结构的AZ31镁合金板材零件的热冲锻成形过程进行模拟,设计正交模拟方案,考察温度、凸模内孔圆角半径、摩擦因子、板材厚度和板材直径等参数对成形性能的影响。结果表明,一定的摩擦条件、良好的成形温度、合理的模具结构和板材厚度的选择,可以有效减小成形所需的最大载荷,并能够获得成形性能更好的工件。     

等径角挤压工艺对AZ31B镁合金板材冲压性能的影响

对采用等径角挤压(ECAE)工艺前后AZ31镁合金板材的性能参数和冲压成形性能进行了研究.结果表明,经过等径角挤压工艺处理后镁合金板材的应变硬化指数n值、各向异性r值和极限拉深比LDR值均得到了优化,从而改善了镁合金板材的冲压性能.     

镁合金温拉深工艺的有限元模拟和实验研究

通过实验方法和有限元分析研究AZ31(3%Al,1%Zn,质量分数)镁合金的温拉深成形。利用有限元分析研究工艺参数对盒形件拉深性能的影响,预测成形过程中缺陷的产生及扩展。通过模拟得出的成形极限图发现200℃和250℃下板材成形性能良好;通过对厚度进行测量发现200℃时的厚度分布更均匀,而拉深速度为18 mm/min时没有发生断裂缺陷;当拉深速度达到66 mm/min和180 mm/min时在凸模拐角处发生断裂;在不断升高温度条件下,AZ31板材的成形性能有显著提高;温度和速度对盒形件的拉深成形均有很大的影响。实验和数值模拟结果匹配,可以通过有限元分析来指导实验。     

AZ31B镁合金板料热拉深性能研究

通过实验研究了成形温度对AZ31B交叉轧制镁合金板料成形性能的影响.结果表明:随着温度的升高(T≤240 ℃),镁合金板料的成形能力提高,在210～240 ℃时,AZ31B镁合金板料具有很好的拉深成形性能,为最佳成形温度范围.     

基于Gurson模型的镁合金板材温热冲压成形研究

在Gurson损伤模型的基础上,采用有限元数值模拟与温热冲压实验相结合的方法,对镁合金板材温热冲压成形过程中的材料损伤过程进行了预测.考虑了板材的塑性各向异性行为,通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS/Explicit中.采用单轴拉伸试验数据与有限元数值模拟结果进行迭代,确定了Gurson模型所需要的材料参数.使用ABAQUS模拟得到了镁合金板材温热冲压过程中微孔洞的演变及分布规律.通过扫描电子显微镜,对不同温度下的AZ31镁合金板材由孔洞增长和聚合引起的内部损伤演化进行了观察分析.研究结果表明,板材中微孔洞的分布与实验数据相吻合,说明本文所提出的方法可以应用于金属板材温热冲压成形性能预测.     

AZ31镁合金薄板热拉深工艺研究

主要研究了镁合金热拉深工艺过程中,各工艺参数包括拉深温度、压边间隙、润滑条件、拉深速度等对镁合金拉深成形性能的影响．结果表明：在200-275℃间,板厚为1mm的AZ31镁合金薄板具有较佳的热拉深成形性能,可得到最大极限拉深比为2．14杯形拉深件,极限拉深比的大小随上述工艺参数的变化而变化．     

高强度双相钢薄板拉弯成形试验及数值模拟

在不同凸模圆角半径下对800 MPa级双相钢板进行了拉弯成形试验,观察了不同凸模圆角半径下板材极限拉弯深度及板材的断裂位置和断口形貌,对试验结果进行数值模拟,并分析了采用屈服准则Hill、Barlat和BBC的模拟结果.结果表明：对于较大凸模圆角半径（Rp≥2.5 mm）的拉弯试验,在经典成形极限曲线（FLC）判据下,采用Hill准则能够准确预测800 MPa级双相钢板的极限拉弯破裂情况;而对于较小凸模圆角半径（Rp=1.0 mm）的拉弯试验,在FLC判据下,3种屈服准则都无法准确预测双相钢板的破裂情况.     

AZ31B合金的铸轧组织

利用金相及扫描电镜对AZ31B 合金热模拟和铸轧样组织结构进行研究.研究结果表明在不同应变量下,热模拟样品的晶粒粒度均随应变速率的增加而减小,而当其他条件相同时,变形量越大晶粒粒度越小,冷却强度降低,合金呈典型铸态组织;利用铸轧技术生产的AZ31B 合金,当应变速率一定时,随着初始铸轧温度的降低,铸轧态板材的树枝晶粒度逐渐减小;而在初始铸轧温度一定时,随着应变速率的增大,铸轧态合金板材的树枝晶粒度也逐渐减小;而随着应变速率的提高,树枝晶沿轧向呈流线状排列的趋势增强;在AZ31B 合金铸轧过程中,轧制力不能太大,否则容易引起热裂.     

模具间隙对AZ31B板料成形性能的影响

凸凹模间隙是板料成形过程中的一个重要参数,其设计合理与否将直接影响成形产品的质量及模具寿命等,对镁合金板料而言也是如此.通过多次工艺实验,研究了模具单边间隙对AZ31B交叉轧制镁合金板料成形性能的影响,结果表明:针对0.8 mm厚的AZ31B板料,其最佳单边间隙为1.05～1.10t.     

基于GTN模型的AZ31镁合金手机壳拉深工艺分析

基于GTN损伤模型,采用有限元软件ABAQUS建立了手机壳的有限元模型,并将模拟结果与试验对照,验证了有限元模型的可靠性。分析了成形温度、压边间隙和摩擦系数等对镁合金手机壳冲压成型过程的影响。通过比较不同参数下的孔洞体积分布,分析出各个工艺参数对手机壳拉深的影响。通过对三个拉深过程中的主要工艺参数模拟结果进行分析比较,得出了AZ31镁合金手机壳最合适的成形温度和压边间隙,而较低的摩擦系数0.05能够使板材更好地成形。     

压下模式对镁合金宏观塑性变形和微观组织演变的影响

将热-力耦合弹塑性有限元方法与微观组织演化模型相集成,定量比较了恒定平均应变速率和恒定压头速率2种压下模式对镁合金AZ31B高温变形和微观组织演变的影响.采用AZ31B镁合金圆柱形试样进行Gleeble热力模拟试验获得有限元模拟所需的高温流动应力曲线与再结晶晶粒尺寸实测数据,并通过二次开发与有限元模型相集成.研究结果表明,由于端面摩擦的存在,2种压下模式下变形场和微观组织场都呈现不均匀分布特性.与恒定平均应变速率相比,恒定压头速率压下时晶粒尺寸均值减小,均方差略有增加.     

AZ31B镁合金TIG和MIG焊接接头组织性能比较分析

研究了AZ31B镁合金钨极氩弧焊(TIG)和熔化极氩弧焊(MIG)焊接接头组织及性能。在厚度为8.0 mm的AZ31B镁合金板材上分别进行了填丝TIG和MIG两种焊接试验,分析了AZ31B镁合金两种焊接工艺以及接头焊缝的微观组织和显微硬度。试验结果表明,填丝TIG焊缝成形良好;MIG焊接时有飞溅现象,焊缝成形不及TIG均匀。TIG和MIG焊接接头的相组成与母材的相组成一致。MIG焊接热影响区HAZ的晶内析出相弥散分布,焊缝区晶界析出相连续分布;而且MIG焊接接头的显微硬度值较TIG焊接时要高,焊接接头的力学性能有所提高。     

连续流变成形过程中热流耦合场对合金组织的影响

为优化连续流变成形制备AZ31镁合金材料的工艺条件,利用有限元法模拟出了其在不同浇注温度条件下的速度场和温度场,并通过实验验证了模拟结果,分析了热流耦合场对合金组织的影响.结果表明:连续流变成形技术制备AZ31半固态合金的过程中,合金运动速度由靴侧到轧辊侧呈线性递增,在近轧辊处出现速度最大值,合金与靴接触边界速度为零;合金温度场由浇口到辊-靴型腔出口温度逐渐降低,并且等温线向轧辊侧偏离;合金出口温度与浇注温度基本呈线性的正比例关系变化,且模拟出的最佳浇注温度范围为730～770℃.     

应力状态对AZ31镁合金最佳成形温度的影响

在20～250℃温度范围内,对AZ31镁合金薄板进行了单向拉伸、筒形件拉深以及胀形试验,并用金相显微镜观察了试验后试件的显微组织。分析了AZ31镁合金在不同工艺所对应的应力状态下塑性变形特点及其最佳成形温度。结果表明,变形过程中所受应力状态对AZ31镁合金最佳成形温度的影响很大,AZ31镁合金在成形过程中受单向拉应力时,其总延伸率随成形温度的升高而增加;应力状态主要为压应力时,最佳成形温度应在tr=1以下;而应力状态主要为双向拉应力时,其最佳成形温度应在tr=1以上。