AZ31鎂合金航空儀表盤快速塑性成形工藝研究.pdf

1、鎂合金以其優(yōu)異的性能在各行各業(yè)應(yīng)用日益廣泛。受制于密排六方晶格結(jié)構(gòu)，鎂合金常溫塑性變形能力較差，熱加工是提高鎂合金成形性能的主要手段。氣壓成形工藝簡單、成形效果好，但成形效率低，因此提高此工藝成形效率十分必要。本文基于此目的，通過對鎂合金儀表盤毛坯零件的快速塑性成形研究，研究AZ31鎂合金在較高應(yīng)變速率下的氣壓成形能力。
　　通過對細(xì)晶AZ31鎂合金軋制板材進行單向熱拉伸，測量與快速塑性成形相關(guān)的材料參數(shù)，比較不同溫度及變形速率下

2、材料延伸率及流變應(yīng)力大小，分析斷裂形式，找出最優(yōu)成形溫度及變形速率。結(jié)果表明：隨變形溫度升高，材料變形抗力下降，延伸率增大。隨變形速率增大，材料變形抗力提高，延伸率下降。在400℃時，較高應(yīng)變速率下材料仍具有超塑性。較低應(yīng)變速率下，隨溫度升高，材料斷裂形式由韌窩聚集型斷裂開始向晶間斷裂形式轉(zhuǎn)變。
　　在不同溫度及氣壓條件下進行半球件自由脹形，測量板料在雙向拉應(yīng)力狀態(tài)下變形極限。分析脹形參數(shù)對半球件壁厚分布的影響。觀察材料變形前后金

3、相組織及斷口電子掃描照片，發(fā)現(xiàn)變形溫度、變形量和應(yīng)變速率對微觀組織演變的影響規(guī)律。晶粒尺寸隨變形溫度升高而增大，當(dāng)變形量達到一定量時，板料內(nèi)部出現(xiàn)再結(jié)晶組織，平均晶粒尺寸減小。變形過程中材料內(nèi)部出現(xiàn)空洞，空洞擴展聚集造成材料破裂?？斩丛诰Ы缃徊嫣幊霈F(xiàn)并長大，其擴散長大機制為擴散及應(yīng)變控制成長機制。
　　利用MARC有限元分析軟件分析了應(yīng)變速率敏感性指數(shù)、摩擦系數(shù)和脹形氣壓對航空儀表盤快速塑性成形的影響，確定優(yōu)化的成形氣壓加載路徑。

4、數(shù)值模擬結(jié)果顯示板料變形過程中材料初始應(yīng)變速率最大，此時板料易因為變形速率過大出現(xiàn)局部減薄過度從而在直邊凹模入口圓角附近發(fā)生破裂。成形后板料在儀表盤四個圓角區(qū)域變形量最大，當(dāng)成形壓力過大或成形時間過長時，此處板料會由于變形量過大而破裂。
　　使用1.5mm厚AZ31鎂合金板進行了航空儀表盤的快速塑性成形實驗，實驗證明在400℃時能夠在5min以內(nèi)完成儀表盤毛坯成形，圓角小于規(guī)定尺寸，零件尺寸及壁厚符合要求，材料力學(xué)性能無大幅度下降