AZ31和 AZ61镁合金的等温板料成形、Na2B407对铁还原条件下AZ31和AZ91镁合金的影响.docx

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1、AZ31和AZ61镁合金的等温板料成形李士永陈韵辉王建怡机械工业出版社2001/1/18摘要在工业上已经有关于镁合金板料成形的报道，但这些报道很有可能是研究AZ31和AZ61镁合金板料在不同的高温下成形的第一份正式的报道。结果表明，制造出厚度为0. 5mm、1. 3mm、1. 7mm和2mm的挤压制品是可行的。当前成形出厚度为0.5mm的板料被看为是工业上取得的技术成就。可采用两种模具，凸模和凹模，凹模的设置似乎利用受压的气体将板料压入凹模型腔。这种技术从来没有在镁合金领域应用过，并且在工业制造上有很大的潜力。由于这种伸展性能已经在气压成形中体现出来，所以冲压成形应该可以实现，许多冲压实验已经

2、证明了这一点。如2002年注册的B.V科学。关键词：AZ31；冲压；等温板料成形1 .简介镁合金是用于结构成形的最轻的合金，在以前，将镁合金作为机构材料的不多,这是因为商业需求和执照方法的限制。现在，镁合金压铸成形在自动化领域变得流行起来，包括在笔记本电脑和蜂状电话领域。然而，这种加工方法并不适合于制造薄壁的镁合金结构，因为这样会造成大量的废料。大家都知道，由于镁晶体机构是密排六方，所以镁在室温下的成形能力较差，然而镁合金的加工性能可以随着加工温度的提高得到明显的改善，如加工温度提高的300C以上。在这份报道中研究的是AZ31和AZ61在不同的高温下的板料成形，为的是能够实现从挤压板料中获得产

3、品。可采用两种方法，冲压成形和气压成形，如图1所示。气压成形模的设计是利用受压的气体讲板料压入凹模型腔。这种方法有利于减少工件和冲模之间的摩擦力，所以材料的伸展性能能更好的展现出来。首先研究制品在不同部位上的应力分布，其实是描绘和构建出材料的流线结构。在另一方面，利用凸模冲压的方法不仅材料的延伸性能不好，而且应力分布不均匀，所以材料的失效形式和气压成形完全不同。AAr Sooting RollJnssaldinitial sheet thickness: 1.7mm306090Time, s图2 Failure Success50 40302010ZEOlxJnssaldo17EW)x-lns

4、sz107es6iJnss0 20 40 60 80 1001201401609-310oC410Cinitial sheet thickness: 1.7mmTimetsinitial sheet thickness: 1.7mm02040601500Time, s图42 410C下成形出8mm深的矩形盒p-t图initial sheet thickness: 1.7mm153045Time, s图53 410和310下成形深度为12mm深的矩形盒子的成功案例的p-t图4 410C下两组输入不同的压力-时间成形深度为16m的板料，一个成功，一个失败5 410下成形矩形盒（20mm深）的p-t

5、关系图6气压成形拉深1.7mm的板料16mm和20mm的失败案例3.1.2. 材料的应力分析和流动轨迹在7种气压成形件中，有些工件有明显的网格，以便测量其应力分布，最初，网格都是相同的直径为2.5mm的圆，将其在成形之前印在板料表面。可以从变形的网格中看出：最大拉伸应力位于上部弯曲长边的中间位置。（图7）如果板料承受不利的增压速率和温度，失效就会从这里开始。从第一个实验测量的应力表明，大家认为的长边中间在平面应力状态下所得到的P - t曲线不一定完全正确。值得注意的是，在压边圈下的材料并没有被完全固定好，而是有滑动的趋势，如图8所示。在高温下,板料被软化，盖板上的压边圈使板料向内缩进，在压力的

6、作用下形成一个槽。最初槽里面和外面的界限是平行的，但是内边界的一部分向里面移动，这表明，压边圈上的材料即使在夹紧的情况下仍然被拉伸了。这种机制在成功应用气压成形技术中很重要。图7放大成形工件不同部位变形的格子，（上图）12mm深，测量凹进去的那部分尺寸；（下图）16mm深，格子位于凸起的那部分，e1表示最大表面应力，e2表示与之垂直的方向。；Edge of the SheetOriginal indentationInner BShifted BoundaryJOriginal IndentationOuter Boudarv图8气压成形中材料的流线L3.2. 气压成形0.5mm厚的AZ31镁

7、合金（矩形形状）完成了成形厚度为L7rn厚的板料，更具挑战的是成形0.5mm厚的板料。他的实现可以被认为是工业上的一次技术成就。实验了三个工件，其中型腔的深度分别为12mm, 16mm,20mmo工作温度在可行的范围（310410C）内接近330。开始的增压速率设定在5 kgfcm2 （490 kNm2）,考虑到板料的厚度相对于原材料会减小三分之二。图像显示出来所采用成形工艺的增压速率是可行的。（图9）对于型腔是12mm和16mm,气体成形工艺是可行的。只是和先前的工艺相比，需要更多的时间。对于型腔是20皿n的实验，成形工艺没有取得成功。板料从周边轨迹处开始失效。由于夹紧使加压气体密封是材料凹

8、陷，所以失效开始的地方很薄。这种失效的形式和厚度为L7rn的不同，他的失效出现在冲模的入口可以知道的是当弯曲更薄的板料时其冲模所受的压力更大。30O 62 1O1EUk6M 6jns统305 0 5 0 52 2 11E3M-nssaJd0 3 0 6 0 90 1 20 1 50 180 210 240 270 300 330(b)Time, s00(C)120240Time, s3 GO图9 330C下从0.5mm厚的板料成形不同深度的矩形盒的p-t关系图（a） 12mm; （b） 16mm（c） 20mm3. 3.冲压成形厚度为1.3mm厚的矩形状AZ31镁合金对于冲压成形厚度为L 3m

9、m厚的AZ31镁合金这类范畴中，在室温下对九个工件进行了测试（329C5件、435C3件）。正如所预测的那样，在室温下冲压成形并没有取得成功，在435C的高温下，3个样品都能成形。在中低温度下，除了那五个工件外，只有一个可以完成成形。这就表明，当温度不是唯一的决定因数时，其他的因数，如润滑、冲压速度、和凸凹摸之间的间隙值对成形也有影响。这类失效的位置主要出现在转角处（图10）。在转角处冲模给板料施加一个集中的应力。这正式气体成形所能避免的。图10典型冲压失效的模型样品3. 4.矩形冲头冲压成形2mm厚的AZ61镁合金普遍认为，AZ61镁合金比AZ31更难成形，这是以为前者的含铝量比后者多，两个

10、2rn厚的板料在295C下拉深16m,只有一个成功了。它的加工温度比实际所需的温度相对要低一些。结果进一步说明了还有除了温度之外的影响因数。4. 5.圆柱型冲头冲压成形2rn厚的AZ61镁合金用圆柱形冲头冲压成形深度为16mm深的18个工件中，在温度范围内达到屈服的如下所示：Temperature range (8C)No. of testYield248 - 41150420 - 43532450 - 46085497 - 49822成功和失败的结果从温度中就可以很清楚的知道，但是有一个转变区域温度不是唯一的决定因数，润滑作用，材料的预处理，凸凹模之间的间隙值等等都有可能成为影响因数。5.

11、结论AZ31和AZ61镁合金板料成形在较高温度下可以通过冲压成形和气压成形两种方法。温度是决定成形是否成功的主要因数，也有第二影响因数，如润滑，材料的预处理，冲压速度，凸凹模间隙等等。气压成形技术从未应用于镁合金，但是很有运用的潜力，运用这项技术，控制气压是最重要的技术。成形深度较浅的工件所需要的气压的量和气压速率都比成形深度较大的工件要小，气压成形失效的模具主要出现在模具入口的中间相对较薄处，而冲压成形的失效主要是出现在冲压的边缘部分。文献1 N. A. E1-Mahallawy, M. A. Taha, E. Pokora, F. Klein, On the influenceof process variables on the thermal conditions and properties of highpressure die-cast magnesium alloys, J. Mater. Process. Technol. 73(1998) 125 - 1