AZ31鎂合金管彈性內(nèi)模脹形試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf

1、管材塑性加工是用管材作毛坯，通過(guò)塑性加工手段，制造管材零部件的一種先進(jìn)的加工技術(shù)。由于容易滿足成形產(chǎn)品輕量化、強(qiáng)韌化和低耗高效、精確度高等方面的要求，管材塑性加工已成為先進(jìn)塑性加工技術(shù)面向21世紀(jì)研究與發(fā)展的一個(gè)重要方向。 目前AZ31鎂合金管材的應(yīng)用得到了廣泛的認(rèn)可。如果通過(guò)一定的工藝(比如脹形和縮口)把鎂合金管材加工成鎂合金管件，將會(huì)極大地提高產(chǎn)品附加值。但是由于常溫下鎂合金的塑性較差，難以滿足后續(xù)成形工藝的要求，特別是目前

2、AZ31鎂合金管材主要是用分流組合模生產(chǎn)出來(lái)的，管材上有焊合縫，其力學(xué)性能和成形極限的數(shù)據(jù)缺乏，工藝性也不是很明確。本文在WDW-100KN的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上采用彈性內(nèi)模自由脹形的方法測(cè)得AZ31鎂合金管材屈服強(qiáng)度為115MPa，抗拉強(qiáng)度為331MPa，管材的斷裂延伸率為10.8％。 用彈性內(nèi)模脹形方法生產(chǎn)管件，容易裝卸模具，可以一模多用，管材脹形過(guò)程中受力均勻。而且用軸向加壓的方法可以提高管材脹形的塑性，因此本文研究與探討彈性內(nèi)模

3、軸向加壓的脹形方法。采用外徑為25mm、壁厚為2mm的AZ31鎂合金管材為加工對(duì)象，用彈性內(nèi)模軸向加壓的脹形方法在500KN手動(dòng)壓力機(jī)上對(duì)管材進(jìn)行脹形試驗(yàn)。選擇長(zhǎng)度為45mm，直徑為20mm的彈性體聚氨酯作為彈性內(nèi)模，普通45鋼作為外模。獲得了管材的斷裂延伸率高達(dá)14.8％，相應(yīng)載荷為37.5KN。 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用MSC.Superform有限元分析軟件對(duì)管件的剛性外模、彈性內(nèi)模脹形工藝過(guò)程進(jìn)行有限元模擬。模擬過(guò)程中運(yùn)用與試驗(yàn)

4、相同的脹形條件對(duì)管材進(jìn)行模擬，比較試驗(yàn)和模擬的結(jié)果，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。 根據(jù)所建有限元的模型，研究了工藝參數(shù)對(duì)脹形結(jié)果的影響，分別對(duì)剛性外模的過(guò)渡圓角半徑為0.5mm、1.0mm，彈性體內(nèi)模與管材內(nèi)壁的摩擦因子為0、0.08、0.16、0.24，管材脹形區(qū)長(zhǎng)度為30mm、40mm、43mm、45mm，剛性外模的過(guò)渡角為0°、45°、60°等不同情況進(jìn)行了模擬。分析了這些工藝參數(shù)對(duì)脹形過(guò)程中軸向與周向應(yīng)力分布、節(jié)點(diǎn)位移量、