AZ31B鎂合金板材的沖壓性能及工藝技術(shù)研究.pdf

1、鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、抗震及減震性強(qiáng)、電磁屏蔽效果優(yōu)異及易于回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，在電子、汽車、航空和航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前途的金屬材料。 變形鎂合金比鑄造鎂合金晶粒細(xì)小，成分偏析低，具有較好的強(qiáng)度和塑性，是性能優(yōu)良的鎂合金。但是，由于鎂為密排六方結(jié)構(gòu)，塑性變形能力差，加工成品率低，制約了其應(yīng)用。本論文主要通過試驗(yàn)研究獲得鎂合金板材的沖壓性能基本數(shù)據(jù)，研究鎂合金板材沖壓成形工藝技術(shù)，以

2、擴(kuò)大鎂合金板材應(yīng)用領(lǐng)域。 AZ31B鎂合金是目前應(yīng)用最多和性能優(yōu)異的變形鎂合金，可進(jìn)行熱軋、溫軋、冷軋等成形工藝。研究軋制工藝對(duì)AZ31B鎂合金板材沖壓性能的影響，熱軋工藝是鎂合金板的主要軋制工藝。400oC以上熱軋時(shí)，可以采用大的道次壓下量，改善板材組織，提高性能，改善其沖壓性能。溫軋工藝效果對(duì)提高性能效果一般，冷軋加退火工藝能夠顯著改善組織，提高力學(xué)性能，提高沖壓性能。通過對(duì)比研究熱軋交叉軋制和單向軋制工藝，交叉軋制可以改善

3、板中的內(nèi)晶粒取向，提高板材綜合力學(xué)性能，降低各向異性，從而提高板材的沖壓性能。 通過AZ31B鎂合金板材拉伸實(shí)驗(yàn)和沖壓工藝模擬實(shí)驗(yàn)，研究了鎂合金板材的基本沖壓性能和模擬沖壓性能?；緵_壓性能即用基本力學(xué)性能表征的板材沖壓性能。AZ31B鎂合金熱軋板材室溫下抗拉強(qiáng)度Rm為235MPa，延伸率19％，應(yīng)變硬化指數(shù)n為0.163（單向軋制）和0.181（交叉壓制），塑性應(yīng)變比為1.29（單向軋制）和1.56（交叉壓制）。中高溫拉伸實(shí)驗(yàn)

4、表明，隨溫度升高，強(qiáng)度迅速下降，塑性大大改善，300oC溫度下拉伸時(shí)抗拉強(qiáng)度為50MPa，延伸率高達(dá)65％，可以在此溫度下沖壓成形。 通過試驗(yàn)研究了AZ31B板材的模擬沖壓成形性能。研究了AZ31B板材的杯突、擴(kuò)孔、彎曲和拉深等模擬成形性能。極限脹形高度(杯突值)為4.90mm；擴(kuò)孔率為5.71％；拉深系數(shù)為0.788，拉深比為1.268；最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t為5.0。 利用電蝕坐標(biāo)網(wǎng)格技術(shù)，研究和測(cè)試了AZ31

5、B的室溫成形極限圖(FLD)。研究結(jié)果表明，熱軋態(tài)板材能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)試成形極限曲線，成形性能較好；室溫下鎂合金板材成形極限曲線水平較低，成形性能較差，難以完成復(fù)雜形狀產(chǎn)品成形。 鎂合金板材在室溫下變形，主要以基面滑移和孿生相結(jié)合的變形機(jī)制，變形阻力大，塑性差。在溫度高于250oC時(shí)，滑移系增加，原子間阻力下降，塑性增加。250oC—350oC時(shí)發(fā)生局部動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，大晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)，晶界滑移形成“項(xiàng)鏈組織”，溫度超過350oC，孿生變

6、形的比例下降，而晶內(nèi)滑移為主要的變形機(jī)制。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是其高溫變形時(shí)的主要軟化機(jī)制。 根據(jù)鎂合金板材沖壓成形性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)較為合理的沖壓模具，并采用科學(xué)的沖壓工藝制度，首次在國(guó)內(nèi)用沖壓工藝制成了AZ31B鎂合金生產(chǎn)手機(jī)外殼。沖壓工藝的主要技術(shù)為：鎂板加熱溫度250-300℃，模具采用電阻加熱，凸凹模溫度分別為150℃和250-300℃，采用200目石墨作為潤(rùn)滑劑。鎂合金沖壓手機(jī)外殼具有一系列性能優(yōu)勢(shì)，具有很大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和廣闊應(yīng)用前