AZ31鎂合金管材擠壓過(guò)程數(shù)值模擬及模具優(yōu)化.pdf

1、現(xiàn)代汽車工業(yè)開始使用鎂合金零部件，將其作為汽車輕量化的途徑之一。目前研究較多的是鎂合金壓鑄件在汽車上的應(yīng)用，而壓鑄工藝生產(chǎn)的鎂合金零部件通常無(wú)法滿足高性能部件的要求，且材料利用率低，在應(yīng)用上受到一定的限制。因此考慮采用塑性成型的工藝來(lái)獲得鎂合金零部件，以提高其綜合性能?，F(xiàn)在能夠應(yīng)用于汽車部件的變形鎂合金材料主要有鎂合金板材、鎂合金擠壓型材等。對(duì)主要用于車身結(jié)構(gòu)件的鎂合金擠壓型材來(lái)講，不僅要滿足結(jié)構(gòu)件所需的強(qiáng)度要求，更要滿足幾何尺寸精度要

2、求，而在實(shí)際的生產(chǎn)中擠出型材實(shí)際尺寸常會(huì)與理論尺寸之間存在較大的誤差，導(dǎo)致后續(xù)加工困難，廢品率增加等。為了解決這些問(wèn)題，需要進(jìn)行系統(tǒng)的研究。 本文采用熱力耦合三維剛塑性有限元數(shù)值模擬方法，系統(tǒng)研究了尺寸為70mm×40mm×3mm的矩形斷面AZ31合金管材和尺寸為 40×3的AZ31合金無(wú)縫管材的擠壓過(guò)程。通過(guò)模擬擠壓過(guò)程分析了在不同擠壓條件下應(yīng)力分布、應(yīng)變分布和溫度分布；分析了矩形斷面鎂合金管材在實(shí)際擠壓過(guò)程中出現(xiàn)較大尺寸誤差

3、的原因，并提出了有效的解決辦法；研究了鎂合金無(wú)縫管在擠壓條件下的應(yīng)力分布、應(yīng)變分布和溫度分布，獲得了管材的擠壓極限圖。研究結(jié)果表明： 1．等溫?zé)釅嚎s試驗(yàn)的研究表明：流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而減小,隨應(yīng)變速率的增加而增大；峰值應(yīng)力隨溫度的升高和應(yīng)變速率的增大向應(yīng)變?cè)龃蟮姆较蛞苿?dòng)；穩(wěn)定階段應(yīng)力隨著應(yīng)變的提高下降不大，直至達(dá)到較大變形量，這時(shí)主要是動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)理在起作用。 2．?dāng)D壓工藝參數(shù)對(duì)AZ31矩形斷面管材出口溫度的影響

4、研究表明：當(dāng)擠壓速度一定時(shí)，管材出口溫度隨著初始坯料加熱溫度的升高而升高，但出口溫度升高的速度逐漸減??；當(dāng)初始坯料加熱溫度一定時(shí)，管材出口溫度隨著擠壓速度的提高而升高，而且出口溫度升高的速度也逐漸增大。擠壓機(jī)載荷隨著擠壓行程的增大而增大，鎂合金材料在擠壓過(guò)程中經(jīng)歷分流、焊合、成形三個(gè)階段。最大擠壓載荷隨著初始坯料加熱溫度的增加而降低。在坯料加熱溫度為380℃時(shí)，最大擠壓載荷下降明顯。焊合面上的焊合力隨著擠壓速度的增大而增大。 3

5、．模擬擠壓過(guò)程的速度場(chǎng)分析表明： AZ31矩形斷面管材擠壓過(guò)程中出現(xiàn)尺寸誤差過(guò)大的原因是模具工作帶部分結(jié)構(gòu)尺寸不當(dāng)，導(dǎo)致出口處材料流速不均勻。先利用工作帶優(yōu)化公式，通過(guò)分析計(jì)算得到模具工作帶的尺寸，然后通過(guò)分析模擬擠壓過(guò)程出口處速度場(chǎng)的情況調(diào)整工作帶尺寸，最后對(duì)優(yōu)化后的模具進(jìn)行擠壓工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，管材尺寸偏差缺陷基本消除。 4．對(duì)于AZ31無(wú)縫管材，擠壓過(guò)程中坯料在模具口處的變形最為劇烈，因此坯料在?？谔幍臏囟茸罡撸?/p>