AZ80鎂合金管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形研究.pdf

1、由于到目前為止，鎂合金在開發(fā)技術(shù)和處理技術(shù)上還需要較高的成本，且鎂合金在力學(xué)性能上也存在塑性較低等缺陷，因此其使用并未得到廣泛的普及。本文主要針對(duì)在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天和3C領(lǐng)域等應(yīng)用較為廣泛的鎂合金管形件作一個(gè)較為基礎(chǔ)的研究，從而為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)提供一定的理論參考。
　　對(duì)于鎂合金管形件的成形，由于鎂合金大多通過鑄造生產(chǎn)，其自身存在一些鑄造產(chǎn)品常見的缺陷，比如縮孔、縮松、氣孔等，從而導(dǎo)致其力學(xué)性能較差，塑性較低。塑性成形能夠有效

2、的改善鎂合金的力學(xué)性能，但是采用普通塑性成形方法，其改善作用有限，而采用多向鍛造、等徑角擠壓等方法成形時(shí)，性能提升較大，但是成形的產(chǎn)品類型有限且成本太高。在本文中，針對(duì)鎂合金管形件，以高壓扭轉(zhuǎn)的大塑性變形為基本的研究思路，提出了錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形的方法。在傳統(tǒng)擠壓的擠出上，對(duì)錐形凹模施加一定的旋轉(zhuǎn)，從而增大變形區(qū)域的等效應(yīng)變，改善材料的力學(xué)性能。
　　本文首先在傳統(tǒng)擠壓受力分析的基礎(chǔ)上，采用上限法和主應(yīng)力法相結(jié)合的辦法對(duì)管

3、形件的錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形的受力情況進(jìn)行分析，得出在管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形時(shí)所需的軸向擠壓力。同時(shí)，在國外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，提出在受錐形旋轉(zhuǎn)凹模影響的前提下，坯料內(nèi)部材料在一定的長度范圍內(nèi)會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，并且對(duì)其發(fā)生扭轉(zhuǎn)的長度范圍做出一個(gè)理論上的推導(dǎo)預(yù)測，為后續(xù)研究提供一定的參考依據(jù)。
　　對(duì)于AZ80鎂合金管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓的成形，主要借助有限元模擬軟件DEFORM-3DV11.0對(duì)AZ80鎂合金基本管材成

4、形過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析研究。通過對(duì)在傳統(tǒng)擠壓和錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓的工藝條件下管形件成形的金屬流動(dòng)規(guī)律、等效應(yīng)變分布情況、成形載荷、速度場、成形效果等方面的研究，得出錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓與傳統(tǒng)擠壓相比存在的缺陷和優(yōu)勢。與傳統(tǒng)擠壓相比，采用錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓時(shí)軸向壓力有明顯的減少，等效應(yīng)變顯著增大，同時(shí)通過金屬流動(dòng)圖可以發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)坯料會(huì)發(fā)生一定的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度和擠壓速度的匹配不合適，如：旋轉(zhuǎn)速度太大而擠壓速度過小時(shí)，成形

5、的管形件會(huì)發(fā)生明顯的起皺甚至是撕裂的缺陷。
　　最后，通過正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)影響管形件錐形凹模穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)正擠壓成形的各個(gè)工藝參數(shù)包括凹模旋轉(zhuǎn)速度、模具半錐角、溫度、摩擦系數(shù)、擠壓速度等對(duì)成形載荷和等效應(yīng)變的影響進(jìn)行研究。通過對(duì)比，各個(gè)參數(shù)對(duì)等效應(yīng)變的結(jié)果的影響由大到小依次是溫度、模具半錐角、擠壓速度、凹模旋轉(zhuǎn)速度、摩擦系數(shù)；各個(gè)參數(shù)對(duì)等效應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)差的影響從大到小依次是擠壓速度、模具半錐角、溫度、凹模旋轉(zhuǎn)速度、摩擦系數(shù)。最后對(duì)多指標(biāo)的正交實(shí)