小学语文第九册期末试卷(十).pdf

A Z 31 镁合金板筒形件热拉深工艺研究进展 吴培 王鹏程 内蒙古1 二业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特0 1 0 0 5 1 摘要 本文根据有关文献 综述了A Z 3 1 镁合金板筒形件热拉深工艺的研究状况 系统讨论分析了该I 艺中拉深系数 加热方式 拉深温度 压边间隙 润滑条件 拉深速度等对A Z 3 1 镁合金扳拉深成形性能 的影响 期望为镁合金筒形件拉深模具设计及拉深 L 艺的制定提供参考 关键词 A Z 3 l 镁合金 拉深工艺 筒形件 中图分类号 H o t D r a w i n gP r o c e s so fC i r c u l a rC u p P a r t sf o rA Z 3 1M a g n e s i u m A l l o yS h e e t s W UP e i W A N GP e n g C h e n g C o l l e g eo f M a t e d a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e d n g I n n e rM o n g o l i aU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y H o h h o t0 10 0 51 A b s t r a c t T h eh o td r a w i n gp r o c e s so fc i r c u l a rc u pp a a sf o rt h es h e e to fA Z 3i m a g n e s i u ma l l o yw a sd i s c u s s e d A n dt h e t e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r si n c l u d i n gd r a w i n gc o e f f i c i e n t d r a w i n gt e m p e r a t u r e h o l d e rc l e a r a n c e l u b r i c a t i n gm e t h o d d r a w i n gs p e e d e t c o nf o r m a b i l i t yw e r ea n a l y z e da n dd i s c u s s e d I ti se x p e c t e dt op r o v i d e s o m er e f e r e n c ef o rt h ed e s i g no fd r a w i n gm o l d sa n dd r a w i n gp r o c e s s i n g K e yw o r d A Z 31 m a g n e s i u ma l l o y d r a w i n gt e c h n o l o g y c i r c u l a rc u pp a r t s 1 引言 镁合金具有比强度 比刚度高 代替钢 铸铁 铝合金等结构材料不仅可以大大减轻结 构的重量 而且能显著的增强其散热能力和抗震能力 目前 大多数镁合金产品成形是采用 铸造方式 包括普通铸造 压铸工艺和新型的半固态铸造等工艺 与铸造工艺相比 经塑性 成形 锻造 冲压等 后的材料组织得到细化 铸造缺陷消除 产品的综合机械性能大大提高 所以 变形镁合金有望成为本世纪新型的高性能结构材料 l 圳 对镁合金塑性成形工艺的研究 逐步得到重视 A Z 3 1 镁合金的塑性较好 强度适中 成为目前镁合金板料塑性成形工艺采用的主要材料 H a n s w i l f r i e dw a g e n e r 对A Z 3 l 的研究显示 在室温条件下 镁合金板料虽然无法进行较大程 度的变形 但可以用于制备高质量的浅板形工件 2 J T a k u d aH 等人发现镁合金的拉深成形能 力随着温度的升高而显著提高 3 J 当把A Z 3l 镁合金板料拉深温度提高到2 5 0 左右时 板料 具有较好的可拉深性 本文主要介绍了A Z 3 1 镁合金筒形件拉深工艺 并结合作者的研究详细论述了拉深过程中 各工艺参数 主要包括模具结构 成形温度 拉深速度 润滑条件 压边方式等 对其成形效 第六届华北 扩大 塑性加工学术年会论文集 果的影响 为镁合金拉深件的设计及拉深工艺的制定提供参考 2 镁合金拉深工艺 在镁合金拉深过程中 主要工艺参数包括拉深系数 模具结构 成形温度 拉深速度 润 滑条件 压边方式等 拉深次数和拉深方式可根据生产中拉深件的形状与生产设备和条件来 确定 下面主要论述前几种工艺参数对镁合金拉深性能的影响 2 1 拉深系数r n 或极限拉深比L D R 拉深系数I l l 即每次拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯的直径之比 极限拉深比L D R 与拉深系数m 成反比 拉深系数m 或极限拉深比L D R 是拉深工艺中用来表示拉深过程中板 料变形程度的重要工艺参数 拉深系数数值愈小 或极限拉深比L D R 愈大 说明拉深前后板 料变形愈大 拉深系数过小会使拉深件起皱 断裂或壁厚严重变薄 拉深系数的客观界限称 为极限拉深系数m 历拥 研究表明 室温下A Z 3 l 合金m 用加为0 7 7 0 8 0 在坯料和凹模加热到 2 0 0 2 1 0 凸模加热到7 0 8 0 C 情况下镁合金拉深性能有了较大提高 m 所胁为0 3 9 0 4 0 t 4 2 2 模具结构 2 2 1 凸 凹模圆角半径 如图1 凹模圆角半径砌愈大 则所需要的拉深力愈低 这对减少拉深件壁部变薄 降 低拉深系数和减少拉深次数 提高等有明显好处 但是 凹模圆角半径取得过大 会使毛坯 过早的脱离压边圈的压扁作用而可能起皱 的选取应考虑在不产生起皱的前提下愈大愈好 凸模圆角半径 对拉深力的影响较小 但若 取得过小 则会严重影响材料的变薄 会使 危 险断面 处的弯曲应力增加 材料的强度减弱 会提高极限拉深系数 影响工件质量 董海等 5 l 研究了在 0 1 2 m m 范围内r p I d 大小对A Z 3 1 镁合金板材热拉深成形的影响如图 2 所示 研究表明协助尺寸落在O K F M 区域 易于发生冲破现象 r p F d 尺寸落在A B F K 区域 变 形主要为弯曲 弯曲时将产生严重的变薄 导致危险断面破裂 砌尺寸落在B C E D 区域 山于 械大 板料边缘过早脱离压边圈的作用 板料失稳起皱 造成拉应力突然增加而拉裂筒形件 r p r d 尺寸落在F G H M 区域 砌太小 引起板料在拉深过程中的弯曲阻力增加 造成危险断面破 裂 如果设计的协砌尺寸落在D E G F 区域即4 m m r p 1 2 m m 4 m m r a 9 m m 板材拉深成形效 果较好 2 1 8 A Z 3l 镁合金板筒形件热拉深工艺研究进展 图1 模具工作部分示意图 F i g 1S k e t c ho fw o r ke n t a ld i e 2 2 2 凸 凹模之间的间隙 荔 珍钐钐 D P 钐黝 凸模圆角大d xr p M i l l 口易千成形区 日2 发生t 裂区 图2 凸 凹模圆角对拉深成形的影响 F i g 2 Ef f e c to fr a d i u so f r o u n dg O l T l e ro f c o n c a v e c o n v e xd i eo nd e e p d r a w i n g 凸 凹模之间的单边间隙Z 图1 是拉深模的重要参数 间隙愈小 拉深力愈大 易使拉 断或者严重变薄且磨损加剧影响模具寿命 Z 大 容易起皱 而且毛坯口部的增厚得不到消 除 另外 也会使零件出现锥度 因此 确定间隙的原则 既要考虑板料本身的厚度和公差 又要考虑毛坯口部的增厚现象 Z 一般应比毛坯厚度略大一些 其值按Z t m a x c t 计算 f 一 为板料最大厚度 f 为板料厚度 C 为考虑增厚现象而增大的因数 A Z 3 1 镁合金板材筒形件 拉深间隙Z 一般取 1 2 1 2 5 t 1 6 J 2 3 坯料的拉深温度 加热方式和模具的加热方式 2 3 1 坯料的拉深温度 从微观的角度来说 温度对A Z 3 l 镁合金成形性能的影响主要是在高温下激活了非基面 的滑移系 滑移系的增加使滑移变得容易 棱柱面和锥面等潜在非基面滑移系可以通过热激 活作用启动 这就使得在较低温时主要通过基面滑移和孪生为主的情况得以改观 从而有利 于变形的扩展 并减少破裂的风险 拉深时拉深比大于1 2 5 坯料必须加热 预热温度控制在 2 0 0 2 1 0 C 4 1 2 3 2 坯料加热方式 镁合金坯料的加热方法可分为两种 即外部加热法和内部加热法 外部加热法即将坯料 在加热炉中加热到成形温度后取出 放在预热模具中成形 内部加热法为将模具预热到一定温 度后 将坯料放人模具中随模加热到成形温度 2 1 9 地 8 6 2 o 譬 子七K长回辎氲 第六届华北 扩大 塑性加工学术年会论文集 2 3 3 模具的加热方式 1 等温拉深 拉深过程中凸 凹模温相同 范立坤 7 1 等研究了0 6 0 8 m m A Z 3 1 镁合金 板材拉深性能 研究表明 随着拉深成形温度的升高 A Z 3 1 镁合金板料的拉深成形能力逐渐 增强 当拉深温度达到1 5 0 C 时 L D R 值达到最大值2 0 但是当拉深温度升高到2 0 0 C 以上时 成形极限比下降 在2 5 0 时 L D R 为1 8 陈振华 8 等琛究了l m m A Z 3 1 镁合金口材拉深性能 在无润滑和石墨 机油润滑条件下得 到温度对拉深性能的影响如图3 研究表明随温度增加 A Z 3 l 镁合会薄板的L D R 先增加 在 2 0 0 2 2 5 C 之间达到最大值L D R m 戕 1 8 3 随后又开始降低 在2 0 0 2 7 5 C 温度范围内 A Z 3 l 镁合金薄板具有较好的拉深性能 图3 温度与L D R 的关系 F i g 3 L D Ra td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s O 5 0I 1 5 02 0 0 2 5 0 F o r m i n gL i t m p c r a t u r t 图4 镁合金板材极限拉深比随温度的变化 F i g 4 V a r i a t i o no fl i m i t i n gd r a w i n gr a t i ow i t h f o r m i n gt em p e r a t u r ef o rm a g n e s i u ma l l o ys h e e t 于彦东 9 等在2 5 2 2 0 范围内 以恒定的速度o 3 m m s 进行了拉深模拟 得到了不同温度 下的极限拉深曲线 见图4 A Z 3 1 B 镁合金板的L D R 随着温度的上升不断增大 到2 0 0 C 达 到最大值2 8 当温度超过2 0 0 C 极限拉深比降低 镁合金的最佳成形温度为2 0 0 F u h K u oC h e n 等 1 0 利用有限元分析和试验研究 得出A Z 3 1 镁合金在2 0 0 拉深效果最佳 2 差温拉深 是利用加热 冷却手段 使待变形部分材料的温度远高于已变形部分材 料的温度 从而提高变形程度的一种拉深工序 即控制凸凹模温度 S h o i c h i r oY o s h i h a r a H i s a s h i N i s h i m u r a 等人将差温技术应用事镁合金口料的拉深成形研究中 12 1 采用如图4 的实验装置 对0 5 m m 厚的A Z 3 1 薄板辛行拉深 在适当的动态压边力条件七 极限拉深比超过了5 0 而 采用非差温拉深时 无论是否采用动态压边力 极限拉深比最大值为2 1 4 2 2 0 m j m j 曲 3 2 2 L of誊 lI z乏口 暑一暑11 A Z 3 I 镁音金板筒形f 热拉深 艺研究进展 赢孙 幽5 著温拉深示意剖 F i t5S k e t c ho fn o n l s o t h er T n a ld e e pd r a w i n g 尹德良 l 等人利用凸 凹模分别加热 控制冲凸模 凹模温带的方法在A Z 3 1 板料上实 现差温拉深 他们的研究表明 差温拉深可显著提高镁合金板的拉深性能 镁台会的非等温 拉深极限拉深比并非随板料温度单调增加 而是在2 0 0 达到最大值 温度继续升高 极限拉深 比反而下降 凸模温度需控制5 0 9 0 的范围内增大极限拉深比在拉深过程中凸模的温度不 能过低 即板料温度梯度不能过大 当温度梯度适中时 可以在用恒定压边力的情况下得到 2 6 左右的拉深比 2 4 拉深速度 镁台金的拉深性能因拉深速度而异 拉深速度通常为06 4 0 5 m m s I I 研究表明 o 随着拉椿速度的增加 镁合盒的伸长率降低 变形抗力增加 所以 在拉深过程中腼着拉深速度 的增加 所需的拉深力增加 从而导致变形过程中拉深件所受应力增加 使材料易于破裂 降低材 料的L D R 在温度不高于3 0 0 的情况下 拉深成形温度愈高 拉深速度愈小 极限拉深比愈太I I 尹德良1 1 2 等研究了板料温度2 0 0 时拉深速度对A Z 3 l 镁合金拉深性能的影响 分别采用3 种恒定的拉深速度01 2 5 m m s O5 m m s 和l2 m m s 对直径为1 0 0n u n 的A Z 3 j 镁合盒坯料进 行了拉深试验 实验结果表明 以12i n s 的速度拉深时 板料很快便在凹模入口处发生断裂 而以0 5m l l l s 和01 2 5m m s 速度拉深时 坯料能完全拉进 并可成功拉深L D R 26 5 的杯形件 2 5 润滑条件 润滑的好坏对拉深变形抗力的影响很大 润滑好 可以提高极限拉深系数 对厚料或拉 深力很大时 必要时应采用固体润滑剂或毛坯表面隔离层处理 但凸模不必润滑 否则会减 第六届华北 扩大 塑性加 r j 学术年会论文集 弱凸模表面摩擦对危险断面的有益作用 通常 镁合金拉深成形可选用肥皂润滑剂 高温油脂 石墨 二硫化钼 聚四氟乙烯 P T F E 氮化硼 B N 水基石墨P 1 0 P 1 0 0 等 在拉深工件要 求不能使用润滑剂时 可选用薄纸片或玻璃纤维等 张文忠 1 6 等研究了润滑剂对A Z 3 1 镁合金板材拉深性能 表1 为润滑条件的变化对L D R 的影响 单纯使用矿物油作润滑剂对L D R 的影响很小 在其基础上 增加 些固体的润滑剂 P T F E 或者B N 可以有效地改善极限拉深系数L D R 表l 不同润滑条件下极限拉深比 T a b l elL D Ra td i f f e r e n tl u b r i c a t i n gm e t h o d 2 6 压边方式 压边方式分刚性压边和弹性压边 刚性压边的压边力可以精确控制 拉深过程中首选刚 性压边方式 防止起皱所需要的压紧力取决于毛坯的厚度和温度 一般为拉深力的1 1 0 t 16 1 拉深力用经验公式P n d t S D d k 计算 式中 P 为压力载荷 N D 为筒的直径 m i l l d 为凸模直径 衄 t 为板料厚度m r n S 为拉深温度下材料的抗拉强度 M P a k 为常 数 其值在O 8 1 1 之间 2 7 拉深工艺参数比较 表2A Z 3 1 镁合金筒形件拉深工艺参数比较 T a b l e2C o m p a r e dw i t hp a r a m e t e ro fC i r c u l a rC u pP a r t sf o rA Z 3lM a g n e s i u mp r o c e s s 2 2 2 A Z 3 1 镁合金板筒形件热拉深 艺研究进展 2 8 镁合金筒形件拉深数值模拟 于彦东 9 苌群峰 1 9 1 等通过镁合金筒形件热拉深数值模拟 模拟薄板热拉深过程 不仅 可以预测拉深过程中镁合金的流动趋势和应力应变分仃 避免实际生产中的成形缺陷 预测与 消除起皱和拉裂 计算回弹 毛坯尺寸以及确定压边力等 还可以研究拉深时的影响因素作用 以获得合理的工艺参数 为镁合金拉深工艺的制定提供参考 2 0 表3 镁合金筒形件拉深模拟 T a b l e3S i m u l a t i o no fC i r c u l a rC u pP a r t sf o rM a g n e s i u m 3 结语 1 A Z 3 1 镁合金筒形件拉深应采用热拉深 2 A Z 3 l 镁合金筒形件拉深 坯料拉深温度控制在1 7 0 2 0 0 拉深速度O 5m m s 凸 凹模圆角4 n l T p r p 1 2 m m 4 m m r d 9 m m 采用刚性压边 石墨 机油润滑剂 参考文献 1 周海涛 马春江 曾小勤 等 变形镁合金材料的研究进展 J 材料导报 2 0 0 3 l1 1 7 1 6 1 8 2 S e b a s t i a nW S t a l m a n nA P r o p e r t i e sa n dp r o c e s s i n go fM a g n e s i u mW r o u g h tp r o d u c t sf o rA u t o m o t i v e A p p l i c a t i o n s J A d v a n c e dE n g i n e e r i n gM a t e r i a l s 2 0 0 1 1 2 9 6 9 9 7 4 3 H a n sw i l f r i e dw a g e n e r D e e pD r a w i n go fM a g n e s i u mS h e e tM e t a la tR o o mT e m p e r a t u r e J M a n u f a c t u r i n g p r o c e s s e sS h e e tM e t a lP r o c e s s i n g 2 0 0 4 14 616 6 2 0 4 潘复生 韩恩厚等 高性能变形镁合金及加工技术 M 北京 科学出版社 2 0 0 71 9 1 1 9 2 5 董海 王忠堂 张士宏等 A Z 3 1 镁合金板的热拉深成形工艺研究 J 沈阳j r 业学院学报 2 0 0 4 2 3 3 6 1 6 4 6 6 吴诗悖 李淼泉等 冲压工艺及模具设计 M 西安 西北工业大学出版社 2 0 0 2 1 7 2 1 7 3 7 范立坤 王荣 张平等 A Z 3 1 镁合金板料等温拉深 J 热加工 I 艺 2 0 0 8 3 7 3 7 1 7 3 8 陈振华 程永奇 夏伟军等 A Z 3 1 镁合金薄板热拉深成形工艺研究 J 湖南大学学报 2 0 0 5 3 2 1 8 3 8 6 9 于彦东 李彩霞 镁合金A Z 3 1 B 板料热拉深成形工艺参数优化 J 中国有色金属学报 2 0 0 6 1 6 5 7 8 6 7 9 2 2 2 3 第六届华北 扩大 塑性加jr 学术年会论文集 1 0 C h e nF u h K u o H u a n gT y n g B i n C h a n gC h i h K u n D e e pd r a w i n go fs q u a r ec u p sw i t hm a g n e s i u ma l l o y A Z 3 ls h e e t s J I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo f M a c h i n eT o o l s M a n u f a c t u r e 2 0 0 3 4 3 1 5 5 3 1 5 5 9 1l S h o i c h i r oY o s h i h a r a H i s a s h iN i s h i m u r a H i r o k u n iY a m a m o t o e ra 1 F o r m a b i l i t yE n h a n c e m e n ti n M a g n e s i u mA l l o yS t a m p i n gU s i n gaL o c a lH e a t i n ga n dC o o l i n gT e c h n i q u e C i r c