鋁合金塑性變形過程與工模具粘附行為研究.pdf

1、鋁合金比強(qiáng)度高，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性和加工性能，是應(yīng)用最廣泛的一類輕有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空航天、高速列車、汽車制造及通訊電子等領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。但是在鋁合金塑性變形時(shí)，尤其是高溫塑性變形，高溫高壓作用下容易與工模具之間產(chǎn)生粘附現(xiàn)象，造成制品表面質(zhì)量缺陷及工模具的壽命降低。
　　本文根據(jù)鋁合金塑性變形時(shí)的鋁粘附現(xiàn)象，在精密萬能試驗(yàn)機(jī)上通過自主設(shè)計(jì)的工裝卡具進(jìn)行鋁合金塑性變形行為，研究了6061鋁合金塑性變形時(shí)在模具材

2、料表面的鋁粘附行為，探索了變形溫度、變形程度和模具材料等工藝參數(shù)對鋁轉(zhuǎn)移量的影響。借助光學(xué)顯微鏡（ OM）、掃描電子顯微鏡（ SEM）、日本SHIMADZU(島津)AG-I/250KN精密萬能試驗(yàn)機(jī)等試驗(yàn)設(shè)備和手段。分析了鋁合金塑性變形特點(diǎn)以及模具表面的鋁粘附機(jī)理，通過上述研究得出以下主要結(jié)論：
　　1.對模擬鋁合金塑性變形實(shí)際工況的試驗(yàn)?zāi)Ｐ图霸囼?yàn)工裝卡具進(jìn)行了設(shè)計(jì)：通過兩個沿上下方向嵌套設(shè)置的框形模結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上橫梁與

3、下基座之間壓力作用，利用該裝置實(shí)現(xiàn)了鋁合金進(jìn)行塑性變形模擬實(shí)驗(yàn)。
　　2.工模具材料為高速鋼（M2）時(shí)，6061鋁合金塑性變形時(shí)出現(xiàn)與模具之間的粘著行為。隨著變形溫度升高，鋁轉(zhuǎn)移量先降低后升高，溫度450℃條件下，鋁轉(zhuǎn)移量最低；變形溫度一定，變形量為40％時(shí)，鋁轉(zhuǎn)移量最多，粘鋁現(xiàn)象表現(xiàn)最嚴(yán)重。
　　3.工模具材料為熱作模具鋼時(shí)（H13）時(shí)，6061鋁合金塑性變形時(shí)也出現(xiàn)粘著行為，當(dāng)變形量較低（不超過30%）且變形溫度不太高（

4、不超過450℃）時(shí)，變形中鋁合金的轉(zhuǎn)移情況輕微；然而當(dāng)變形溫度超過500℃后，除變形量為10%外，其他變形情況下鋁合金的轉(zhuǎn)移情況急劇升高。
　　4.變形程度、變形溫度和模具材料對鋁合金塑性變形時(shí)的粘附行為有不同程度的影響，其中變形程度的影響最大。隨著變形程度的增加，模具鋼表面鋁粘附現(xiàn)象逐漸變得嚴(yán)重，變形量為10%時(shí)，有少量鋁合金粘附在模具表面，為不連續(xù)鱗片狀；當(dāng)變形量超過40%時(shí)，模具表面粘附逐漸嚴(yán)重，粘鋁組織轉(zhuǎn)變成連續(xù)的魚鱗狀組