鎂合金超塑性成型工藝與模具優(yōu)化設(shè)計數(shù)值研究.pdf

1、鎂合金因其自身特點在交通運輸、3C產(chǎn)品、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但由于其密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，鎂合金在常溫下難以塑性加工而在高溫下又易產(chǎn)生表面氧化和晶粒粗大，因此目前鎂合金的應(yīng)用以鑄件為主，而鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷導(dǎo)致力學(xué)性能不佳，而變形鎂合金不存在以上缺陷。超塑性成型作為塑性變形的一種，可以一次性成型復(fù)雜件，實現(xiàn)近凈成型，從而后期加工量少，材料利用率高，然而目前國內(nèi)外對鎂合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的超塑性成型研究較少。
　　本文針對

2、兩個復(fù)雜結(jié)構(gòu)件—13號過渡車鉤和密接車鉤，通過數(shù)值分析計算，得到了AZ80鎂合金在塑性成型過程中的變形抗力，設(shè)計了成型工藝路線和超塑性成型模具并利用Solidworks三維造型，利用DEFORM-3D對其成型過程進(jìn)行數(shù)值模擬并反饋模具設(shè)計和改進(jìn)成型工藝。超塑性成型的主要工藝參數(shù)是溫度和加載速率，結(jié)合鎂合金自身超塑性成型的特點，數(shù)值模擬中的溫度和加載速率分別設(shè)置為350℃、375℃、400℃和1，2，4，6，8和10mm/min。通過第一

3、階段數(shù)值模擬，確定了模具的設(shè)計方案和超塑性成型工藝方案，同時獲得了成型的優(yōu)佳工藝參數(shù)。在優(yōu)佳工藝參數(shù)下，進(jìn)行第二階段數(shù)值模擬，得到了模具的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)，校核了模具的強(qiáng)度和剛度，同時模擬了優(yōu)佳工藝參數(shù)下的鎂合金成型部件中的速度場、溫度場、等效應(yīng)力場、塑性流動方向以及載荷與行程的關(guān)系并據(jù)此對模具進(jìn)行二次優(yōu)化設(shè)計。通過第三階段數(shù)值模擬校核了第二次優(yōu)化后的模具的強(qiáng)度與剛度，結(jié)果表明，第二次優(yōu)化后的模具仍然滿足強(qiáng)度與剛度準(zhǔn)則。最后通過實驗成型實驗