畢業(yè)設(shè)計(jì)論文[共26頁(yè)]

摘 要MB22鎂合金具有良好的成型性，該合金在400下反復(fù)短時(shí)退火對(duì)強(qiáng)度印象不大，有利于零件的熱成型。鎂合金在室溫下塑性很低，延伸率只有4%5%，容易脆裂，軋制加工比較困難，鎂合金在常溫下的塑性成形能力差,但200以上時(shí)塑性明顯提高，使擠壓加工成為理想的方法。文章研究了MB22鎂合金板材在溫?zé)釛l件下的成形性能。通過(guò)完成剛模脹形實(shí)驗(yàn)獲得了MB22在溫度150、200、250的。MB22鎂合金板材隨著溫度的升高而升高，表明MB22鎂合金隨著溫度的升高塑性成形能力增強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步獲得了成形極限圖的計(jì)算模型，該模型對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)作用。在文章的最后探討了一下影響MB22鎂合金拉伸成型的影響因素。說(shuō)明了成型溫度，模具結(jié)構(gòu)的影響，成形速度的影響，壓邊方式的影響，潤(rùn)滑條件的影響是如何影響MB22鎂合金的拉伸成型的。關(guān) 鍵 詞MB22；拉伸成型性；成形極限圖；計(jì)算機(jī)模型；影響因素AbstractMB22 magnesium alloy has good formability, repeated short-term annealing of the alloy at 400 on the strength of impression, thermoformed parts. Magnesium alloy at room temperature under plastic low elongation is only 4% to 5%, easy to brittle fracture, the rolling process is more difficult, the plastic forming of magnesium alloy at room temperature, the poor, but significantly increased above 200 of the plastic, so crowded pressure processing of an ideal method. The MB22 magnesium alloy sheet formability in warm conditions. MB22 at a temperature 150, 200, 250 FLD is obtained by completing just die bulging experiment. MB22 magnesium alloy sheet FLD increased with increasing temperature, showed that MB22 enhanced with increasing temperature plastic forming ability. On an experimental basis to further the forming limit diagram of the calculation model, the model of the actual production of a guiding role. At the end of the article explore what impact MB22 magnesium alloy tensile forming factors.Key wordsMB22; Stretch forming；FLD；the calculating mode；Influencing factors第1章概述材料作為21世紀(jì)的支柱已顯示出5個(gè)方面的變化趨勢(shì):即從黑色金屬向有色金屬變化，從金屬材料向非金屬材料變化，從結(jié)構(gòu)材料向功能材料變化，從多維材料向低維材料變化，從單一材料向復(fù)合材料變化. 鎂及鎂合金具有比強(qiáng)度、比剛度高，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強(qiáng)，易切削加工，易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，鎂的這些優(yōu)點(diǎn)使其被譽(yù)為“21世紀(jì)重要的綠色工程金屬結(jié)構(gòu)材料”，并將成為21世紀(jì)重要的商用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，在汽車(chē)、電子、電器、交通、航天、航空和國(guó)防軍事工業(yè)領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的用前景.隨著很多金屬礦產(chǎn)資源的日益枯竭，鎂以其資源豐富日益受到重視，特別是結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)環(huán)保問(wèn)題的需求更加刺激了鎂工業(yè)的發(fā)展。目前，鎂及鎂合金材料的研究已成為世界性的熱點(diǎn)。目前，美 、 日一些發(fā)達(dá)國(guó)家相繼出臺(tái)了各自的鎂研究計(jì)劃，以加強(qiáng)鎂合金的研究、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。而我國(guó)是鎂的資源大國(guó)、生產(chǎn)大國(guó)和出口大國(guó)，但在鎂合金的研究、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方面嚴(yán)重滯后于發(fā)達(dá)國(guó)家。近期我國(guó)己將有關(guān)鎂及鎂合金的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化列入國(guó)家十五科技攻關(guān)項(xiàng)目及863計(jì)劃。這顯示我國(guó)鎂及鎂合金的研究、開(kāi)發(fā)己進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)金屬，常溫下塑性變形能力差，很難加工成板、帶、棒及其它型材，因此目前使用的鎂合金中，鑄造鎂合金產(chǎn)品的用量遠(yuǎn)大于變形鎂合金，但經(jīng)變形的鎂合金材料可獲得更高的強(qiáng)度，更好的延展性及更多樣化的力學(xué)性能，可以滿足不同場(chǎng)合結(jié)構(gòu)件的使用要求。因此，研究和開(kāi)發(fā)變形鎂合金， 有著未來(lái)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。鎂合金是迄今為止在工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。其性能特點(diǎn)為(1) 因其低的密度，采用鎂合金可以減輕結(jié)構(gòu)重量，降低能源消耗，減少污染排放，增大運(yùn)輸機(jī)械的載重量和速度.(2) )鎂在性環(huán)境下是穩(wěn)定的，有抗鹽霧腐蝕性能。鎂的化學(xué)活性很強(qiáng)，在空氣中易氧化，且生成的氧化膜疏松，所以鎂合金必須在專門(mén)的熔劑覆蓋下或保護(hù)氣氛中熔煉，加工車(chē)間和制粉車(chē)間要特別注意防火。(3 ) 比 彈 性 模量與高強(qiáng)度鋁合金、合金鋼大致相同，用鎂合金制造剛性好的整體構(gòu)件， 十分有利。鎂合金的焊接性能和抗疲勞性能也不錯(cuò)。另外，鎂合金還具有傳熱性好及電磁屏蔽性好的特點(diǎn)，這是鎂合金能夠應(yīng)用于電子產(chǎn)品的重要原因。(4)有高的振動(dòng)阻尼容量，即高的減振性、低慣性。由于鎂合金對(duì)振動(dòng)能量的吸收性能好，使用在驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)的部件上可減少振動(dòng)。另外，沖擊能量吸收好， 比鋁合金具有更好的延伸率的鎂合金，受到?jīng)_擊后， 能吸收沖擊能量而不會(huì)產(chǎn)生斷裂。(5 ) 在高溫和常溫下都具有較好的塑性，因此可用壓力加工的方法獲得各種規(guī)格的棒材、管材、型材、鍛件、模鍛件和板材以及壓鑄件、沖壓件和粉材等。(6 ) 具有優(yōu)良的切削加工性能。鎂合金比其它金屬的切削阻力小，在機(jī)械加工時(shí)，可用較快的速度加工，且加工尺寸精度高。(7 ) 鎂在鑄造工藝方面具有較大的適應(yīng)性，幾乎用所有的特種鑄造工藝都可以鑄造。(8 ) 鎂合金與塑料不同，它可以簡(jiǎn)單地再生使用且不降低其機(jī)械性能，而塑料很難在不降低其機(jī)械性能的情況下再生使用。鎂合金與其它金屬相比，熔點(diǎn)低，比熱小，在再生熔解時(shí)所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的4%.正是由于上述鎂合金的優(yōu)點(diǎn)，使得鎂合金被廣泛地應(yīng)用于體育器材、機(jī)械、電子、交通、儀表及航天航空等領(lǐng)域.本文在收集大量資料的基礎(chǔ)上對(duì)MB22鎂合金的熱拉伸性能進(jìn)行了研究，探討其最適合的拉伸溫度，以及拉伸時(shí)常出現(xiàn)的問(wèn)題.1.1耐熱鎂合金研究現(xiàn)狀由于交通工具輕量化的推動(dòng)，世界各國(guó)都展開(kāi)了對(duì)鎂合金的研究，尋找一種可以滿足要求的新型合金，是各國(guó)科技工作者的一個(gè)共同目標(biāo)，在這方面中國(guó)科技人員也進(jìn)行了大量的研究工作。限制鎂合金發(fā)展的一個(gè)主要原因是鎂合金的高溫性能抗蠕變能力和高溫疲勞性能較差，因此新材料的研發(fā)主要是針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行的，概括的說(shuō)主要包括兩個(gè)方面：一是對(duì)現(xiàn)有合金的優(yōu)化，主要是針對(duì)現(xiàn)有的商業(yè)鎂合金，特別是對(duì)Mg-Al系合金進(jìn)行改性，通過(guò)添加合金元素以期改善合金的高溫性能；二是新合金系的開(kāi)發(fā)，主要是指新型Mg-RE系合金的研發(fā)。從全球鎂合金的研究方向看，鎂合金存在三種發(fā)展趨勢(shì)：（1）以追求輕量化(高比強(qiáng)度)的室溫用鎂合金為研究目標(biāo)(2)追求高模量和高強(qiáng)度的顆粒或短纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究(3)追求高溫性能的鎂合金。鎂合金耐熱性差是限制其應(yīng)用的主要問(wèn)題之一，提高耐熱性可以擴(kuò)大應(yīng)用范圍。為此，世界各國(guó)開(kāi)展了大量的研究工作，國(guó)內(nèi)外耐熱鎂合金的應(yīng)用對(duì)象，主要是轎車(chē)、微型車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零部件，如變速箱殼體，汽缸體，汽缸蓋，進(jìn)、排氣管等。因此，它們的使用性能要求滿足：工作溫度高于120，應(yīng)力范圍35Mpa-70 MPa；室溫延伸率>3；耐腐蝕和加工性能良好：并且易回收。1.2 鎂合金的應(yīng)用鎂合金可加工成為鑄件、擠壓件、鍛件和沖壓件等，可以通過(guò)焊接或鉚接等常用的連接方法連接起來(lái)，鎂合金比強(qiáng)度高，便于機(jī)械加工，尺寸穩(wěn)定性好，抗沖擊和抗壓性高，減震性能好，慣性較小，適合于需要不斷的、高速的變化運(yùn)行方向的零件。鎂合金的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)使得它廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造、通訊產(chǎn)品、家電、摩托車(chē)等的制造。由于鎂合金加工成形性能好，外觀質(zhì)感好，尤其適用于產(chǎn)品要求輕巧美觀的手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、MD衛(wèi)星可攜帶錄放機(jī)等產(chǎn)品的外殼。鎂合金在汽車(chē)和通訊設(shè)備制造等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。鎂合金獨(dú)有的一些特性使得它適合用于汽車(chē)零件，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1鎂合金質(zhì)量輕，密度小，能減輕整車(chē)重量，也就間接減少了燃油消耗量。2比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負(fù)荷。3具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品率低，從而降低生產(chǎn)成本。4具有良好的阻尼系數(shù)，用于殼體可以降低噪聲，減少振動(dòng)，提高汽車(chē)的安全性和舒適性。5鎂合金鑄件易于集成化，可以將原來(lái)設(shè)計(jì)的3060個(gè)零件集成為一個(gè)零件，大大降低加工費(fèi)用和零件組裝費(fèi).6鎂合金具有非常優(yōu)異的熱變形及能量吸收能力，可以大大提高汽車(chē)的安全性能。Computer，Communication，Consumer Electronic Products(計(jì)算機(jī)、通訊、消費(fèi)類電子產(chǎn)品)是當(dāng)今全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)。從1990年起，3C產(chǎn)品一直保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。電子工業(yè)的硬件部分的發(fā)展與新技術(shù)和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)緊密相連。目前日本和臺(tái)灣在這個(gè)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位，除生產(chǎn)筆記本電腦、MD隨身聽(tīng)和數(shù)碼相機(jī)三大采用鎂合金最多的產(chǎn)品外，還開(kāi)發(fā)出帶有鎂合金部件的手機(jī)、攝像機(jī)、電視機(jī)外殼、CD播放機(jī)、掌上電腦等。隨著消費(fèi)者對(duì)輕、薄、短、小以及時(shí)尚新潮的要求越來(lái)越多，在3C產(chǎn)品的外殼應(yīng)用上，鎂合金已有逐漸取代ABS、PC等材料的趨勢(shì)。鎂合金與傳統(tǒng)3C產(chǎn)品所使用的材料相比，其優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1輕量化；2剛性較高；3減振性能良好；4電磁波絕緣性佳；5散熱性良好；6耐蝕性佳；7質(zhì)感極佳；8易于回收。1.3 鎂合金的牌號(hào)鎂合金的牌號(hào)主要反映了其合金元素的成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)。按照國(guó)標(biāo)GB/T5153-2003的規(guī)定，鎂合金牌號(hào)以英文字母加數(shù)字再加英文字母的形式表示。以一種常用牌號(hào)AZ31B來(lái)說(shuō)明，前面的英文字母是其最主要的合金組成元素代號(hào)，其中A代表質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的合金元素AL，Z代表質(zhì)量分?jǐn)?shù)次高的合金元素Zn隨后的數(shù)字表示其最主要的合金元素的大致含量。3表示伽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致為3，1表示Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致為1。最后面的英文字母B為標(biāo)識(shí)代號(hào)，用以標(biāo)識(shí)各具體組成元素相異或元素含量有微小差別的不同合金。ZK61S代表合金元素Zn、Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別約為6和1的一種合金。牌號(hào)中的數(shù)字在于說(shuō)明一個(gè)大致的范圍，并非真正精確的含量。需要說(shuō)明的是，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是在2003年依據(jù)國(guó)際常用的鎂合金牌號(hào)命名規(guī)則進(jìn)行修改的，此前國(guó)內(nèi)通用的牌號(hào)是以MB進(jìn)行標(biāo)識(shí)，主要包括MBl、MB2MB8、MBll、MBl5等。這些牌號(hào)現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為新牌號(hào)，但在某些文獻(xiàn)中可能還會(huì)有所提及，其中，MB2相當(dāng)于新國(guó)標(biāo)(也是美國(guó)國(guó)標(biāo))AZ31B，MBl相當(dāng)于M1A等。1.4 鎂合金的分類一般來(lái)說(shuō)，鎂合金分類依據(jù)有三種：合金化學(xué)成份、成形工藝和是否含有鋯。按照化學(xué)成份可以分為Mg-AL，Mg-Mn，Mg-Zn等二元系，以及MgALZn，Mg-ALMn等三元系和多元系。按照成形工藝，鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金。1) 鑄造鎂合金目前應(yīng)用的鎂合金結(jié)構(gòu)件一般都是鑄造產(chǎn)品，其中又以壓鑄件居多。現(xiàn)在世界工程構(gòu)件鎂合金需求的98來(lái)自于壓鑄行業(yè)。常用的壓鑄鎂合金大多是美國(guó)牌號(hào)，主要有4個(gè)系列：AZ系列（Mg-AL-Zn-Mn）,AM系列（Mg-AL-Mn）AS系列（Mg-AL-Si）AE系列（Mg-Al-RE）1AZ系合金AZ系合金一般指AZ91系列合金，它具有均衡的力學(xué)性能、鑄造性能和耐蝕性。其屈服強(qiáng)度最高，一般用于制造形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。它也存在耐熱性差這一嚴(yán)重缺點(diǎn)。AZ91D(Mg，A1-9，Zn-07，Mn-013)是AZ系列的典型型號(hào)，為高純牌號(hào)，通過(guò)加入少量的錳來(lái)形成MgFeMn化合物而減少鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，改進(jìn)合金的耐蝕性能，其Fe，N，Cu等雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為一般鎂合金的1/10，是一種室溫使用的主要高純壓鑄鎂合金。其抗腐蝕能力明顯高于A380鋁合金和鋼。2AM系合金AM系合金具有優(yōu)良的韌性和塑性，用于經(jīng)常受沖擊載荷、安全性較高的場(chǎng)合，常用于座架和設(shè)備儀表盤(pán)等，其主要合金為AM60。AM60B(Mg，AL-6，Mn-013)為其典型型號(hào)，具有優(yōu)良的耐鹽霧性能。AZ91D和AM60B構(gòu)成了汽車(chē)上鎂合金應(yīng)用量的90。與AZ91合金相比，AM60合金由于含鋁量較低，使合金中含鋁的二次化合物相的析出量有所減少，故該合金的塑性和韌性較高，強(qiáng)度則有所降低。AM20合金含鋁的成分最低，強(qiáng)度也最低，但塑性最好。3AS系合金AS系合金有較好的抗蠕變性能，通常用于工作溫度較高的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，AS41A(Mg，AI-42，Si-1.0%，Mn-02)為典型牌號(hào)，具有較好的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和很好的伸長(zhǎng)率。由于鋁含量較低，AS41A要求有較高的鑄造溫度。AS41A已用于空冷汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱和大眾汽車(chē)公司的許多零件，如風(fēng)扇罩和電機(jī)支架，葉片導(dǎo)向器和離合器活塞等。AS系列合金由于Si的引入在組織中易形成硬的硅質(zhì)點(diǎn)。鈉和鍶能從根本上改善硅相的結(jié)構(gòu)而起到很好的變質(zhì)效果。4AE系合金AE系合金比AS系合金有更好的抗蠕變性能，AFA2(A14，RE25，Mn01)應(yīng)用于汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)頗受好評(píng)。由于稀土對(duì)MgAI基合金強(qiáng)度及蠕變性能有很大影響，壓鑄AE42合金具有比Mg-A1Si合金更好的抗蠕變性能，能在200到250攝氏度下長(zhǎng)期使用。由于AE對(duì)高溫性能的改善有限，且鑄造較為困難，再加上稀土成本較高，所以暫時(shí)無(wú)法推廣應(yīng)用AE系列合金。2) 變形鎂合金變形鎂合金通過(guò)塑性加工和熱處理可以獲得比鑄造鎂合金材料更高的強(qiáng)度、更好的延展性、更多樣化的力學(xué)性能，變形鎂合金的分類依據(jù)一般有兩種：合金成分和是否可熱處理強(qiáng)化。按照化學(xué)成分來(lái)進(jìn)行分類，變形鎂合金系列主要分為以下幾種：1MgAIZnMn系合金MgAI系變形鎂合金的典型牌號(hào)有AZ31，AZ 61，AZ 80等。此類合金具有良好的強(qiáng)度、塑性和耐腐蝕的綜合力學(xué)性能和良好的焊接性能，可以制成形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件，可用于制造飛機(jī)內(nèi)部構(gòu)件、艙門(mén)、壁板及導(dǎo)彈蒙皮等。2M gLi系合金MgLi系合金是超輕的變形鎂合金，Li的密度只有0.53g/cm3,用Li作合金元素，除降低密度外，U的加入可以在合金中形成具有bcc結(jié)構(gòu)的相，顯著改善鎂合金的塑性。但通常MgLi合金的強(qiáng)度很低，耐熱性能和耐腐蝕性能差。加入燦，zn，Cd，Si，Mn和RE等元素可以提高合金的強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性。高強(qiáng)度超輕的MgLi合金的開(kāi)發(fā)是鎂合金研究的熱點(diǎn)之一。3Mg-Mn系合金該系列包括M1(MBl)、ZM21、ZM31和MB8等。具有較高的耐腐蝕性能，無(wú)應(yīng)力腐蝕傾向，焊接性能良好。可以加工成各種不同規(guī)格的管、棒、型材和鍛件，其模鍛件可制作外形復(fù)雜構(gòu)件，管材多用于汽油、潤(rùn)滑油等要求抗腐蝕性的管路系統(tǒng)。4M g-Zn-zr系合金該系列合金包括ZK60(MBl5)、ZK61，MBl8，MB21等，此類合金的塑性中等，室溫下拉伸屈服強(qiáng)度和壓縮屈服強(qiáng)度以及高溫瞬時(shí)強(qiáng)度都明顯優(yōu)于其它合金(如AZ31等)，具有良好的成形和焊接性能，無(wú)應(yīng)力腐蝕傾向。5Mg-RE系合金RE代表稀土元素，該系列合金主要包括ZEl0、MB8等。具有優(yōu)異的耐熱性和耐腐蝕性，一般無(wú)應(yīng)力腐蝕傾向，廣泛用于制備薄板或厚板、擠壓材和鍛件等。6Mg-Th系合金該系列主要包括的是美國(guó)HK31，HM21，HM31等。該類合金具有優(yōu)良的高溫性能，焊接性能良好。但對(duì)人體和環(huán)境有一定的危害，通常被限制使用。3）其它新型鎂合金其它新型鎂合金有快速凝固鎂合金、鎂基非晶合金、鎂基復(fù)合材料鎂合金生物材料等。這些新型鎂合金在生產(chǎn)應(yīng)用和日常生活中具有重要的地位。1.5 MB22鎂合金簡(jiǎn)介MB22是鎂釔鋅鋯系熱強(qiáng)變形鎂合金，MB22鎂合金具有良好的成形和焊接性能，無(wú)應(yīng)力腐蝕傾向且MB22有比MB3稍高的室溫抗拉強(qiáng)度和彈性模量，壓縮屈服強(qiáng)度幾乎比MB3高一倍，在相同的載荷下MB22能夠比MB3承受高出100-150的溫度。通過(guò)變形可以生產(chǎn)尺寸多樣的板、棒、管、型材及鍛件產(chǎn)品，并且可以通過(guò)材料組織的控制和熱處理工藝的應(yīng)用，獲得比鑄造鎂合會(huì)材料更高的強(qiáng)度。更好的延展性，更多樣化的力學(xué)性能，從而滿足更多結(jié)構(gòu)件的需要因此，研究與開(kāi)發(fā)新型變鎂合金，開(kāi)發(fā)變形鎂合金生產(chǎn)新工藝，生產(chǎn)高質(zhì)量的變形鎂合金產(chǎn)品，是國(guó)際鎂協(xié)會(huì)(International Magnesium AssociaftonIMA)在2000年提出的發(fā)展鎂合金材料的最重要、最具挑戰(zhàn)性且最長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)和計(jì)劃【3】。1.6 MB22鎂合金中合金元素的作用提高鎂合金耐熱性最基本的做法是合金化。比如，在鎂合金中添加適量的稀土元素，可以增加合金的流動(dòng)性，降低微孔率，提高氣密性，顯著改善在高溫下的拉伸和成形極限測(cè)試。和疏松現(xiàn)象，使合金在200300高溫下仍具有高的強(qiáng)度和抗蠕變性能。往往通過(guò)1種或多種元素進(jìn)行合金化，取得理想的效果。MB22鎂合金中主要元素化學(xué)成分的含量如圖1所示【4】： 圖1 MB25-F，MB25-E，MB22主要元素化學(xué)成分MB22中主要合金的作用如圖2所示：圖2 鎂合金主要合金元素的作用第2章 FLD實(shí)驗(yàn)2.1 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)＞哐b配圖如圖3所示，包括凸模、凹模、壓邊圈。凸模的半球頭直徑為100mm。加熱棒或加熱圈用來(lái)加熱，熱電偶用來(lái)測(cè)模具溫度。智能溫度控制裝置根據(jù)熱電偶測(cè)得溫度反復(fù)調(diào)節(jié)，使模具溫度控制在所設(shè)溫度以內(nèi)。實(shí)驗(yàn)時(shí)把印有圓網(wǎng)格的試樣放入凹模和壓邊圈之間，利用壓邊力壓緊拉深筋以外的試樣材料，保證其該處材料不產(chǎn)生流動(dòng)。試樣中部在凸模力作用下產(chǎn)生脹形變形并形成凸起，當(dāng)凸起產(chǎn)生縮頸或輕微破裂時(shí)停止實(shí)驗(yàn)。通過(guò)網(wǎng)格應(yīng)變自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)GMASystem測(cè)出待測(cè)區(qū)域的網(wǎng)格長(zhǎng)軸和短軸尺寸，并由此計(jì)算主應(yīng)變和次應(yīng)變。圖3 鋼模脹形實(shí)驗(yàn)示意圖2.2 實(shí)驗(yàn)條件：試樣溫度/速度mm/min潤(rùn)滑壓邊力/kN6mm厚MB22板材150 200 250 2潤(rùn)石裝配膏150試樣如圖4所示，其長(zhǎng)度均為180mm，10種寬度分別為20mm、40mm、60mm、80mm、90mm、100mm、120mm、140mm、160mm、180mm。為防止試樣在凹?？谔幤屏眩试S仿照拉伸試樣在試樣上切出圓角。根據(jù)壓邊圈孔尺寸，使用厚mm、直 徑90mm的硅膠墊，實(shí)驗(yàn)要求硅膠墊耐高溫，以保證硅膠墊在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不失效。改變潤(rùn)滑條件，實(shí)驗(yàn)時(shí)硅膠墊兩側(cè)均涂上潤(rùn)滑劑，并將硅膠墊置于試樣和凸模之間。 圖4 試樣2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)過(guò)程流程如圖5所示 圖5 FLD 實(shí)驗(yàn)流程圖 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方法得到150、200、250三個(gè)不同溫度溫度下的FLD圖，如圖6。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，寬 度為90mm、100mm的試樣容易在凹?？谔幤屏眩哟蟀寄A角半徑則可以得到解決。圖7是溫度在150下成形試樣的結(jié)果，從圖中看到，不同寬度試樣均在凸模頂端或頂端附近部位發(fā)生了頸縮或破裂現(xiàn)象，說(shuō)明可以進(jìn)行極限主應(yīng)變的測(cè)量。圖8是寬度為160mm的試樣在各溫度下由實(shí)驗(yàn)得到的力與位移曲線，可以看出，隨著溫度的升高，板材沖壓的高度增大，變形抗力減小。圖6 MB22不同溫度下的FLD圖7 溫度在150的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖8 寬度為160mm的試樣 力-位移曲線比較2.5 計(jì)算模型由圖中可以看出，MB22鎂合金板材在3種變形溫度下的成形極限曲線形狀相似文獻(xiàn)【5】也指出左側(cè)是一條斜率接近-1的直線。因此可以假設(shè)在各溫度下，MB22鎂合金板材曲線形狀一致。曲線的高低取決于平面應(yīng)變點(diǎn)的位置。鑒于此種假設(shè)，可將成形極限圖的左側(cè)曲線設(shè)為一次曲線，右側(cè)曲線設(shè)為冪指函數(shù)曲線。即滿足式中-主應(yīng)變式中-次應(yīng)變-平面應(yīng)變狀態(tài)對(duì)應(yīng)主應(yīng)變，即FLD最低點(diǎn)k,b,c-與溫度有關(guān)的參數(shù)基于上述假設(shè)，可以擬合得到a,b,c,k的值，如圖9所示。將其代入式（1）代入即可以獲得溫度150、200和250時(shí)的FLD計(jì)算模型。 圖9 FLD計(jì)算模型 參數(shù)值為了進(jìn)一步得到上述參數(shù)和溫度的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)圖9，以溫度作為變量，采用最小二乘法進(jìn)行二階多項(xiàng)式擬合，即得到各參數(shù)與溫度的函數(shù)關(guān)系為：將式（2）代入（1），即可得到MB22各溫度下的FLD計(jì)算模型。圖10 為FLD計(jì)算模型和實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，可見(jiàn)該計(jì)算模型曲線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能較好的吻合。 圖10 FLD計(jì)算模型曲線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第三章 成形工藝參數(shù)對(duì)MB22鎂合金拉深性能的影響在沖壓工藝實(shí)驗(yàn)及板料成形模擬中，目前研究較多的是拉深工藝【6】。板料的拉深性能一般采用國(guó)際通用的沖杯實(shí)驗(yàn)(Swift實(shí)驗(yàn))來(lái)衡量。該實(shí)驗(yàn)是使用不同直徑的圓形坯料，并按照逐級(jí)增大直徑的操作程序進(jìn)行拉深成形試驗(yàn)，取試樣側(cè)壁不致破裂時(shí)可能拉深成功的最大坯料直徑Domax小缸與凸模直徑dp之比值，稱為極限拉深比(LDR)，來(lái)作為評(píng)價(jià)板料成形性能的指標(biāo)。LDR值越大，則板料的拉深成形性能就越好影響鎂合金板料拉深性能與極限拉深比的主要工藝參數(shù)包括模具結(jié)構(gòu)、成形溫度、拉深速度、潤(rùn)滑條件、壓邊方式等。3.1 成形溫度的影響鎂合金板在室溫下的成形性能較差，但在高溫下，鎂合金的成形性能較好【7】。當(dāng)成形溫度升高到200 時(shí)，鎂合金板的成形性能得到顯著的提高 。鎂合金板的熱拉深可分為恒溫拉深和溫差拉深。圖11是在兩種溫度下進(jìn)行對(duì)MB22鎂合金拉伸的效果。圖11 相同條件下室溫和250下對(duì)MB22鎂合金拉伸的不同效果3.2 模具結(jié)構(gòu)的影響在模具結(jié)構(gòu)中影響鎂合金拉深成形的因素包括模具凸、凹模間隙、凸模圓角半徑、凹模圓角半徑、模具形狀等。若凸、凹模間隙過(guò)小，會(huì)增大板料與模具壁間的摩擦力及拉深力，從而增加直壁部分的拉應(yīng)力，容易引起拉深件臨界斷面變薄或者發(fā)生破裂，并且易在成形件外表面形成摩擦劃痕，影響其表面質(zhì)量；若間隙過(guò)大，則達(dá)不到要求的拉深件精度。凸模圓角半徑Rp和凹模圓角半徑Rd對(duì)板料的成形能力亦有著重要的影響【8】。有研究表明，凸模圓角與轉(zhuǎn)角交界處最容易發(fā)生斷裂，如圖12所示。圖12 MB22鎂合金矩形拉伸示意圖。3.3 成形速度的影響研究表明，同一溫度下鎂合金板的LDR隨拉深速度的增加而減小【9】。拉深速度過(guò)大，鎂合金件筒壁部分呈現(xiàn)緊張的拉伸狀態(tài)，危險(xiǎn)斷面易于拉裂、拉斷，使得鎂合金的LDR降低。圖13為意大利學(xué)者Palumbo等分別在180和230兩種溫度下，采用6mm/min、15mm/min和30mm/min的拉伸速度對(duì)鎂合金進(jìn)行的熱拉伸試驗(yàn)。圖13 鎂合金與拉伸速度的關(guān)系3.4 壓邊方式的影響在關(guān)于鎂合金拉深成形的研究中，大多數(shù)文獻(xiàn)采用的是彈性壓邊，包括恒定壓邊力式和變壓邊力式，前者在拉深成形過(guò)程中壓邊力始終是一個(gè)恒定值，而后者壓邊力則是一個(gè)隨凸模行程而變化的函數(shù)。剛性壓邊的主要問(wèn)題是壓邊間隙的大小【10】。3.5 潤(rùn)滑條件的影響鎂合金一般在熱態(tài)(或溫態(tài))下成形，而熱態(tài)下表面容易劃傷，這將給鎂合金的表面防護(hù)帶來(lái)了問(wèn)題；另一方面，雖然在拉深過(guò)程板料沿拉深方向所受正壓力較小，但如果板料與模具間的摩擦系數(shù)較大時(shí)，由摩擦力所引起的板料徑向應(yīng)力增大，必然導(dǎo)致拉深力增加，會(huì)增大已經(jīng)進(jìn)入凸、凹模之間變形后的板料承受的拉應(yīng)力，使該部分板料易于破裂。所以，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式，不僅可有效地改善鎂合金板料的拉深成形性能，提高其LDR，還可得到良好的制件外觀質(zhì)量【11】。潤(rùn)滑劑要根據(jù)其適用溫度范圍來(lái)確定。通常，鎂合金拉深成形溫度在150-350之間時(shí)，可選用肥皂潤(rùn)滑劑、高溫油脂、石墨、二硫化鉬等，在成形工件要求不能使用潤(rùn)滑劑時(shí)，可選用薄紙片或玻璃纖維等【12】。第4章 總 結(jié)MB22耐熱鎂合金板料的沖壓成形性能和沖壓工藝技術(shù)的研究在國(guó)內(nèi)處于剛剛起步階段，大量基礎(chǔ)研究需要進(jìn)行。本課題選取板料的拉深成型性作為主要研究方向，通過(guò)探索MB22鎂合金板拉深成形時(shí)溫度對(duì)成形性能的影響得出了一下結(jié)理論。（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，得到了MB22鎂合金在150、200、250時(shí)的FLD。FLD時(shí)一條左側(cè)接近-1的曲線。（2）從實(shí)驗(yàn)可知MB22鎂合金塑性成型受溫度的影響較大且隨著溫度的升高能力增強(qiáng)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)建立了各溫度下的FLD計(jì)算模型，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較 好。該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢宰鳛槔碚擃A(yù)測(cè)各溫度下的FLD，對(duì)實(shí)際工作具有一定的指導(dǎo)作用。（4）探討了除溫度外其他對(duì)MB22鎂合金熱拉伸成型時(shí)的影響因素。拉伸速度、壓邊方式、潤(rùn)滑條件都對(duì)其拉伸性能有一定的影響。致 謝經(jīng)過(guò)半年的忙碌和努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師馬高山老師。馬老師平日里工作繁多，但他給了我們充足的資料，這些資料在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)中起來(lái)關(guān)鍵性的作用，還有就是馬老師給了我們充分的信任，能夠讓我們發(fā)揮自己的能力，沒(méi)有束手束腳的感覺(jué)，完成工作也比較順利。 其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無(wú)私的幫助，特別是某些思路上，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母校鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說(shuō)一次謝謝！謝謝大家！。參考文獻(xiàn)：【1】楊?yuàn)^為，新型耐熱變形鎂合金MB22,宇航材料工藝，1982年03期【2】閏蘊(yùn)琪，張廷杰， 鄧炬，周廉，耐熱鎂合金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向，稀有金一材料與工程，第33卷，第六期，2004【3】王艷麗，郭學(xué)鋒，黃丹，王英，高性能變形鎂合金研究進(jìn)展及應(yīng)用，熱加工工藝，2011年18期【4】富偉 Mg-Zn-Y-Zr系合金組織與性能研究 遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士論文 2006年1月【5】 時(shí)張杰，鋁合金超塑性差溫拉深研究，南京航空航天大學(xué)，2007年【6】 陳廣森.吳國(guó)華.黃玉光.王瑋.盧晨，高強(qiáng)高韌耐熱鎂合金的研究現(xiàn)狀與展望期刊論文-鑄造工程 2007(4)【7】 張赟龍.劉六法.衛(wèi)中山.盧晨 壓鑄Mg-5Al-xSi合金的組織與性能研究期刊論文-稀有金屬材料與工程 2006（11）【9】 謝建昌.李全安.李建弘.張興淵 時(shí)效時(shí)間對(duì)Mg-8Al-1Zn-3Ca合金組織及力學(xué)性能的影響期刊論文-熱加工工藝 2008（2）【10】Jing W J;Yuan G Y 新型鎂合金的研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用期刊論文-有色金屬加工 2002(03)【11】毛獻(xiàn)昌，楊連發(fā)，陳奉軍，吳叢強(qiáng)，何玉林 鎂合金板成形工藝參數(shù)對(duì)其成形性能的影響 現(xiàn)代機(jī)械 2008年第1期【12】商光春 變形鎂合金板材拉深成形實(shí)驗(yàn)研究 山東大學(xué)碩士論文 2008年5月26