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AZ31B镁合金板材电阻热控温单点渐进成形实验研究

白华伟  
【摘要】:镁合金作为轻型结构金属,具有比强度高、散热好、易回收等特点,有着广阔的发展前景,在航空航天、交通和电子等领域已得到推广应用。但是镁合金具有密排六方的晶体结构,在室温下只能启动基面滑移系,导致其室温下塑性较差。渐进成形技术作为一种新型的板材成形技术,通过逐次局部成形代替传统一次成形,可以明显提高板材的成形极限。基于PID控温的电阻热技术,可实现渐进成形工具头温度的稳定控制,实现镁合金板材的热渐进成形,提高镁合金板材的成形性能与成形质量,本文的主要研究内容如下:(1)基于现有渐进成形基础平台引入了 PID控温电加热系统,该系统将采集到的工具头实时温度与给定温度进行比较后输出控制信号至高频直流电源,控制高频直流电源输出值从而控制工具头温度,达到了恒温加热的目的,搭建了电阻热控温单点渐进成形实验平台。(2)开展了电阻热控温渐进沟槽实验,研究了成形温度对镁合金板材成形性能的影响,定量分析了温度对制件成形高度、应变分布、成形力变化以及微观组织的影响,获得了镁合金板材的最佳成形温度范围。通过电阻热控温方锥实验研究了工具头温度300℃下进给速率、层间步进量和工具头直径对板材成形性能的影响,获得了优化工艺参数范围。对优化制件进行了微观分析,金相实验发现了板材发生了动态再结晶,EBSD实验发现板材织构发生了弱化,从微观角度解释了板材成形性能提高的原因。(3)基于响应曲面法开展了表面粗糙度实验,研究了电阻热控温渐进成形中成形温度、进给速率、层间步进量和工具头直径对制件表面粗糙度的影响及显著性。当成形温度、进给速率、层间步进量和工具头直径分别为150℃、1200mm/min、0.2mm和10mm时,制件表面质量较好。基于正交实验开展了方锥件成形精度实验,研究了电阻热控温渐进成形过程中成形温度、进给速率、工具头直径和层间步进量对制件几何精度的影响及显著性。在所选参数范围内,成形温度、进给速率、层间步进量和工具头直径分别为250℃、1000mm/min、0.2mm和8mm时,制件几何精度较高。(4)在优化成形工艺参数的基础上,开展了镁合金板材断裂渐进成形极限图实验构建工作,基于DIC非接触应变测量系统,获取了渐进成形工艺中制件的应变分布规律及破裂点的应变信息,构建了200℃、250℃和300℃下的镁合金板材断裂渐进成形极限图,定量研究了成形温度对断裂成形极限图的影响,并通过实验验证了断裂渐进成形极限图的正确性。


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