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镁合金塑性成形件以其重量轻、比强度高的优点,日益广泛地应用于汽车、电子、航空航天等领域。AZ31镁合金薄板热渐进成形,既摆脱了传统加工工艺必须依靠模具的限制,节省制模费用,节约时间,有利于镁合金小批量、多品种的壳形件开发,又可为其它难变形金属板料加工提供研究方法和思路,而且还可推动快速成形技术和塑性加工理论的发展。
AZ31镁合金薄板热拉伸实验表明:连铸连轧薄板在150℃-200℃拉伸时,与轧制方向成0°、45°和90°三个方向的延伸率各不相同,表现出明显的各向异性;随温度的升高,三个方向的延伸率差别减小;当温度达到250℃时,延伸率均趋近于118%,此时镁合金薄板的各向异性趋近最小;随温度的继续升高,三个方向的延伸率差别增大,又表现出明显的各向异性。交叉轧制薄板具有良好的热拉伸性能和较小的各向异性。
热渐进成形实验结果表明:镁合金薄板成形极限角随着温度的升高而增大,随着进给量、运动速度和薄板厚度的增大而减小。最佳成形工艺参数范围:温度200℃~250℃,进给量0.1~0.3mm,运动速度1600-2000mm/min,薄板厚度0.8~1.2mm;特别是厚度为1.0mm的交叉轧制薄板在温度250℃、进给量0.1mm和运动速度1800mm/min时,成形极限角达到65°。薄板表面质量及其各向异性也是影响渐进成形的主要因素,薄板表面划伤或微孔等缺陷将引起成形件的开裂;连铸连轧薄板具有明显的各向异性,试样件易沿轧制方向出现裂纹,甚至开裂;交叉轧制薄板各向异性较小,具有良好的成形性能,更适合于镁合金板材热渐进成形的实验研究。
渐进成形机理分析表明:渐进成形的变形主要是发生在工具头与板材接触的局部区域的拉弯和反拉弯变形;等壁角试样件变形区可分为逐层减薄区、危险区和均匀变形区三个区域,其中均匀变形区厚度遵循余弦定律;随着成形壁角的增大,最大减薄率也增大,试样件也越容易破裂。
变形区微观组织分析结果表明:渐进成形试样件在恒温下变形,变形区微观组织由分布不均且大小不一的等轴晶粒组成;透射组织显示为大量的位错及位错胞和一定数量的孪晶共存;镁合金热渐进成形是孪生与滑移协同作用,同时存在回复和再结晶的复杂变形过程。