镁合金AZ31B数控热渐进成形研究

论文摘要

镁合金是一种比强度高的轻金属,近年来得到了越来越广泛的研究和应用。镁合金常温下塑性低,通常采用热成形进行加工。镁合金AZ31B薄板热成形实验通常需要专用的模具,对于小批量、多品种、复杂零件产品的研制和生产大大增加了成本。数控渐进成形技术是一项以金属板料为加工对象的快速原型成形技术,可以高效低成本制造小批量钣金零件。本文首次将热渐进成形技术引用到镁合金中去,并获得了热渐进成形最佳工艺方案和工艺参数。首先制作了数控渐进成形的加热实验装置,对金属板料数控热渐进成形的变形规律进行了探索,并通过镁合金热拉伸实验及金相组织分析实验得到镁合金在加热条件下基本的力学性能及各温度下的显微组织,结论用于指导渐进成形实验,最后通过正交实验方法全面分析了在20～250℃镁合金AZ31B数控热渐进成形过程中成形极限角、减薄率、进给量、工具头进给速度和摩擦与润滑等工艺参数对渐进成形过程及成形质量的影响,归纳了较优的工艺参数组合。实验研究结果表明:1.数控热渐进成形过程主要是剪切变形过程;2.AZ31B镁合金薄板适宜在250℃以下进行热渐进成形实验研究,在250℃以上,易沿晶界发生氧化现象,且晶粒开始长大;3.镁合金在加热条件下,成形性能受温度影响最大,随着温度的升高,增幅趋缓,250℃时成形极限角比常温时提高了300%,相比之下,受进给速度和进给量影响不大,趋势均为先降后升,进给速度变化幅度稍大,权衡成形性能与成形效率,实验中选取较大的进给速度和合理的进给量。研究表明,工艺参数的选择与优化组合是保证数控热渐进成形成功的重要条件,本研究为镁合金在热成形下的快速原型制造提供了有力的实验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的意义和来源
• 1.1.1 课题的意义
• 1.1.2 课题的来源
• 1.2 国内外镁合金热成形技术及数控渐进成形技术研究背景
• 1.2.1 镁合金热成形技术研究背景
• 1.2.2 数控渐进成形技术研究背景
• 1.2.3 多点成形技术
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 镁合金热渐进成形实验总体规划
• 2.1 镁合金基本力学性能测定实验
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 实验材料及实验设备
• 2.1.3 镁合金AZ31B 超塑性拉伸实验方法
• 2.2 镁合金数控热渐进成形实验
• 2.2.1 镁合金数控热渐进成形实验设备
• 2.2.2 数控热渐进成形实验方法
• 2.2.3 数控热渐进成形实验模型的建造
• 2.3 本章小结
• 第三章 镁合金AZ31B 基本力学性能测定实验
• 3.1 实验结果分析和数据处理
• 3.1.1 交叉轧制试样拉伸结果
• 3.1.2 连铸连轧试样拉伸结果
• 3.2 镁合金热拉伸后显微组织分析及端口形貌
• 3.2.1 镁合金热拉伸后显微组织分析
• 3.2.2 镁合金热拉伸后断口形貌分析
• 3.3 本章小结
• 第四章金属板材数控热渐进成形的机理的研究
• 4.1 数控热渐进成形加工过程与成形方式
• 4.1.1 数控热渐进成形的加工过程
• 4.1.2 数控热渐进成形的成形方式
• 4.2 成形机理实验研究与分析
• 4.3 数控热渐进成形工件壁厚与减薄率的计算
• 4.3.1 壁厚的计算
• 4.3.2 减薄率的计算
• 4.4 金属板料数控热渐进成形工艺的特点
• 4.5 本章小结
• 第五章 热渐进成形实验结果及讨论
• 5.1 镁合金热渐进成形实验结果
• 5.1.1 各工艺参数对热渐进成形性能的影响
• 5.1.2 各种工艺处理的镁合金热渐进成形的最大成形极限角
• 5.1.3 交叉轧制镁合金与连铸连轧镁合金成形件的比较
• 5.2 镁合金热渐进成形实验后零件的显微组织分析与断口形貌
• 5.2.1 镁合金热渐进成形实验后显微组织分析
• 5.2.2 镁合金热渐进成形实验后断口形貌分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文