畢業(yè)設計論文[共26頁]

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1、摘 要 MB22鎂合金具有良好的成型性，該合金在400℃下反復短時退火對強度印象不大，有利于零件的熱成型。鎂合金在室溫下塑性很低，延伸率只有4%～5%，容易脆裂，軋制加工比較困難，鎂合金在常溫下的塑性成形能力差,但200℃以上時塑性明顯提高，使擠壓加工成為理想的方法。文章研究了MB22鎂合金板材在溫熱條件下的成形性能。通過完成剛模脹形實驗獲得了MB22在溫度150℃、200℃、250℃的ＦＬＤ。MB22鎂合金板材ＦＬＤ隨著溫度的升高而升高，表明MB22鎂合金隨著溫度的升高塑性成形能力增強。在實驗基礎(chǔ)上進一步獲得了成形極限圖的計算模型，該模型對實際生產(chǎn)有一定的指導作用。在文章的最后探討了一下影

2、響MB22鎂合金拉伸成型的影響因素。說明了成型溫度，模具結(jié)構(gòu)的影響，成形速度的影響，壓邊方式的影響，潤滑條件的影響是如何影響MB22鎂合金的拉伸成型的。 關(guān) 鍵 詞 MB22；拉伸成型性；成形極限圖；計算機模型；影響因素 Abstract MB22 magnesium alloy has good formability, repeated short-term annealing of the alloy at 400 ℃ on the strength of impression, thermoformed parts. Magnesium alloy at

3、 room temperature under plastic low elongation is only 4% to 5%, easy to brittle fracture, the rolling process is more difficult, the plastic forming of magnesium alloy at room temperature, the poor, but significantly increased above 200℃ of the plastic, so crowded pressure processing of an ideal me

4、thod. The MB22 magnesium alloy sheet formability in warm conditions. MB22 at a temperature 150℃, 200℃, 250℃ FLD is obtained by completing just die bulging experiment. MB22 magnesium alloy sheet FLD increased with increasing temperature, showed that MB22 enhanced with increasing temperature plastic f

5、orming ability. On an experimental basis to further the forming limit diagram of the calculation model, the model of the actual production of a guiding role. At the end of the article explore what impact MB22 magnesium alloy tensile forming factors. Key words MB22; Stretch forming；FLD；the calculat

6、ing mode；Influencing factors 第1章概述 材料作為21世紀的支柱已顯示出5個方面的變化趨勢:即從黑色金屬向有色金屬變化，從金屬材料向非金屬材料變化，從結(jié)構(gòu)材料向功能材料變化，從多維材料向低維材料變化，從單一材料向復合材料變化. 鎂及鎂合金具有比強度、比剛度高，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工，易回收等一系列優(yōu)點，鎂的這些優(yōu)點使其被譽為“21世紀重要的綠色工程金屬結(jié)構(gòu)材料”，并將成為21世紀重要的商用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，在汽車、電子、電器、交通、航天、航空和國防軍事工業(yè)領(lǐng)域具有極其重要的應用價值和廣闊的用前景.隨著很多金屬礦產(chǎn)資源的日益枯竭，鎂以其資源豐富日

7、益受到重視，特別是結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)環(huán)保問題的需求更加刺激了鎂工業(yè)的發(fā)展。目前，鎂及鎂合金材料的研究已成為世界性的熱點。 目前，美 、 日一些發(fā)達國家相繼出臺了各自的鎂研究計劃，以加強鎂合金的研究、開發(fā)及應用。而我國是鎂的資源大國、生產(chǎn)大國和出口大國，但在鎂合金的研究、開發(fā)及應用方面嚴重滯后于發(fā)達國家。近期我國己將有關(guān)鎂及鎂合金的開發(fā)、應用與產(chǎn)業(yè)化列入國家十五科技攻關(guān)項目及863計劃。這顯示我國鎂及鎂合金的研究、開發(fā)己進入一個新的發(fā)展時期。鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)金屬，常溫下塑性變形能力差，很難加工成板、帶、棒及其它型材，因此目前使用的鎂合金中，鑄造鎂合金產(chǎn)品的用量遠大于變形鎂合金，但經(jīng)變形的鎂合金材

8、料可獲得更高的強度，更好的延展性及更多樣化的力學性能，可以滿足不同場合結(jié)構(gòu)件的使用要求。因此，研究和開發(fā)變形鎂合金， 有著未來更長遠的發(fā)展趨勢。 鎂合金是迄今為止在工程應用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。其性能特點為(1) 因其低的密度，采用鎂合金可以減輕結(jié)構(gòu)重量，降低能源消耗，減少污染排放，增大運輸機械的載重量和速度.(2) )鎂在性環(huán)境下是穩(wěn)定的，有抗鹽霧腐蝕性能。鎂的化學活性很強，在空氣中易氧化，且生成的氧化膜疏松，所以鎂合金必須在專門的熔劑覆蓋下或保護氣氛中熔煉，加工車間和制粉車間要特別注意防火。(3 ) 比 彈 性 模量與高強度鋁合金、合金鋼大致相同，用鎂合金制造剛性好的整體構(gòu)件， 十分有利

9、。鎂合金的焊接性能和抗疲勞性能也不錯。另外，鎂合金還具有傳熱性好及電磁屏蔽性好的特點，這是鎂合金能夠應用于電子產(chǎn)品的重要原因。(4)有高的振動阻尼容量，即高的減振性、低慣性。由于鎂合金對振動能量的吸收性能好，使用在驅(qū)動和傳動的部件上可減少振動。另外，沖擊能量吸收好， 比鋁合金具有更好的延伸率的鎂合金，受到?jīng)_擊后， 能吸收沖擊能量而不會產(chǎn)生斷裂。(5 ) 在高溫和常溫下都具有較好的塑性，因此可用壓力加工的方法獲得各種規(guī)格的棒材、管材、型材、鍛件、模鍛件和板材以及壓鑄件、沖壓件和粉材等。(6 ) 具有優(yōu)良的切削加工性能。鎂合金比其它金屬的切削阻力小，在機械加工時，可用較快的速度加工，且加工尺寸精度

10、高。(7 ) 鎂在鑄造工藝方面具有較大的適應性，幾乎用所有的特種鑄造工藝都可以鑄造。(8 ) 鎂合金與塑料不同，它可以簡單地再生使用且不降低其機械性能，而塑料很難在不降低其機械性能的情況下再生使用。鎂合金與其它金屬相比，熔點低，比熱小，在再生熔解時所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的4%.正是由于上述鎂合金的優(yōu)點，使得鎂合金被廣泛地應用于體育器材、機械、電子、交通、儀表及航天航空等領(lǐng)域. 本文在收集大量資料的基礎(chǔ)上對MB22鎂合金的熱拉伸性能進行了研究，探討其最適合的拉伸溫度，以及拉伸時常出現(xiàn)的問題. 1.1耐熱鎂合金研究現(xiàn)狀 由于交通工具輕量化的推動，世界各國都展開了對鎂合金的研究

11、，尋找一種可以滿足要求的新型合金，是各國科技工作者的一個共同目標，在這方面中國科技人員也進行了大量的研究工作。限制鎂合金發(fā)展的一個主要原因是鎂合金的高溫性能——抗蠕變能力和高溫疲勞性能較差，因此新材料的研發(fā)主要是針對這一問題進行的，概括的說主要包括兩個方面：一是對現(xiàn)有合金的優(yōu)化，主要是針對現(xiàn)有的商業(yè)鎂合金，特別是對Mg-Al系合金進行改性，通過添加合金元素以期改善合金的高溫性能；二是新合金系的開發(fā)，主要是指新型Mg-RE系合金的研發(fā)。 從全球鎂合金的研究方向看，鎂合金存在三種發(fā)展趨勢：（1）以追求輕量化(高比強度)的室溫用鎂合金為研究目標(2)追求高模量和高強度的顆?；蚨汤w維增強鎂基復合材料

12、的研究(3)追求高溫性能的鎂合金。鎂合金耐熱性差是限制其應用的主要問題之一，提高耐熱性可以擴大應用范圍。為此，世界各國開展了大量的研究工作，國內(nèi)外耐熱鎂合金的應用對象，主要是轎車、微型車的發(fā)動機及其傳動機構(gòu)零部件，如變速箱殼體，汽缸體，汽缸蓋，進、排氣管等。因此，它們的使用性能要求滿足：工作溫度高于120℃，應力范圍35Mpa-70 MPa；室溫延伸率>3％；耐腐蝕和加工性能良好：并且易回收。 1.2 鎂合金的應用 鎂合金可加工成為鑄件、擠壓件、鍛件和沖壓件等，可以通過焊接或鉚接等常用的連接方法連接起來，鎂合金比強度高，便于機械加工，尺寸穩(wěn)定性好，抗沖擊和抗壓性高，減震性能好，慣性較小，

13、適合于需要不斷的、高速的變化運行方向的零件。鎂合金的各項優(yōu)點使得它廣泛應用于航空航天、汽車制造、通訊產(chǎn)品、家電、摩托車等的制造。由于鎂合金加工成形性能好，外觀質(zhì)感好，尤其適用于產(chǎn)品要求輕巧美觀的手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機、MD衛(wèi)星可攜帶錄放機等產(chǎn)品的外殼。鎂合金在汽車和通訊設備制造等領(lǐng)域的應用已經(jīng)非常廣泛。鎂合金獨有的一些特性使得它適合用于汽車零件，具體體現(xiàn)在以下幾個方面： 1．鎂合金質(zhì)量輕，密度小，能減輕整車重量，也就間接減少了燃油消耗量。 2．比強度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負荷。 3．具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品率低，從而降低生產(chǎn)成本。 4

14、．具有良好的阻尼系數(shù)，用于殼體可以降低噪聲，減少振動，提高汽車的安全性和舒適性。 5．鎂合金鑄件易于集成化，可以將原來設計的30～60個零件集成為一個零件，大大降低加工費用和零件組裝費. 6．鎂合金具有非常優(yōu)異的熱變形及能量吸收能力，可以大大提高汽車的安全性能。 Computer，Communication，Consumer Electronic Products(計算機、通訊、消費類電子產(chǎn)品)是當今全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)。從1990年起，3C產(chǎn)品一直保持著快速增長的勢頭。電子工業(yè)的硬件部分的發(fā)展與新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)緊密相連。目前日本和臺灣在這個領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位，除生產(chǎn)筆記本電腦、MD隨身

15、聽和數(shù)碼相機三大采用鎂合金最多的產(chǎn)品外，還開發(fā)出帶有鎂合金部件的手機、攝像機、電視機外殼、CD播放機、掌上電腦等。隨著消費者對輕、薄、短、小以及時尚新潮的要求越來越多，在3C產(chǎn)品的外殼應用上，鎂合金已有逐漸取代ABS、PC等材料的趨勢。鎂合金與傳統(tǒng)3C產(chǎn)品所使用的材料相比，其優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個方面：1．輕量化；2．剛性較高；3．減振性能良好；4．電磁波絕緣性佳；5．散熱性良好；6．耐蝕性佳；7．質(zhì)感極佳；8．易于回收。 1.3 鎂合金的牌號 鎂合金的牌號主要反映了其合金元素的成分和質(zhì)量分數(shù)。按照國標GB/T5153-2003的規(guī)定，鎂合金牌號以英文字母加數(shù)字再加英文字母的形式表示。以一

16、種常用牌號AZ31B來說明，前面的英文字母是其最主要的合金組成元素代號，其中A代表質(zhì)量分數(shù)最高的合金元素AL，Z代表質(zhì)量分數(shù)次高的合金元素Zn隨后的數(shù)字表示其最主要的合金元素的大致含量。3表示伽的質(zhì)量分數(shù)大致為3％，1表示Zn的質(zhì)量分數(shù)大致為1％。最后面的英文字母B為標識代號，用以標識各具體組成元素相異或元素含量有微小差別的不同合金。ZK61S代表合金元素Zn、Zr的質(zhì)量分數(shù)分別約為6％和1％的一種合金。牌號中的數(shù)字在于說明一個大致的范圍，并非真正精確的含量。需要說明的是，這個標準是在2003年依據(jù)國際常用的鎂合金牌號命名規(guī)則進行修改的，此前國內(nèi)通用的牌號是以MB進行標識，主要包括MBl、MB

17、2……MB8、MBll、MBl5等。這些牌號現(xiàn)在已經(jīng)對應轉(zhuǎn)化為新牌號，但在某些文獻中可能還會有所提及，其中，MB2相當于新國標(也是美國國標)AZ31B，MBl相當于M1A等。 1.4 鎂合金的分類 一般來說，鎂合金分類依據(jù)有三種：合金化學成份、成形工藝和是否含有鋯。按照化學成份可以分為Mg-AL，Mg-Mn，Mg-Zn等二元系，以及Mg．AL—Zn，Mg-AL—Mn等三元系和多元系。按照成形工藝，鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金。 1) 鑄造鎂合金 目前應用的鎂合金結(jié)構(gòu)件一般都是鑄造產(chǎn)品，其中又以壓鑄件居多?，F(xiàn)在世界工程構(gòu)件鎂合金需求的98％來自于壓鑄行業(yè)。常用的壓鑄鎂合金大多是

18、美國牌號，主要有4個系列：AZ系列（Mg-AL-Zn-Mn）,AM系列（Mg-AL-Mn）AS系列（Mg-AL-Si）AE系列（Mg-Al-RE） 1．AZ系合金 AZ系合金一般指AZ91系列合金，它具有均衡的力學性能、鑄造性能和耐蝕性。其屈服強度最高，一般用于制造形狀復雜的薄壁鑄件。它也存在耐熱性差這一嚴重缺點。AZ91D(Mg，A1-9％，Zn-0．7％，Mn-0．13％)是AZ系列的典型型號，為高純牌號，通過加入少量的錳來形成Mg．Fe．Mn化合物而減少鐵的質(zhì)量分數(shù)，改進合金的耐蝕性能，其Fe，N，Cu等雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)僅為一般鎂合金的1/10，是一種室溫使用的主要高純壓鑄鎂合金。其抗

19、腐蝕能力明顯高于A380鋁合金和鋼。 2．AM系合金 AM系合金具有優(yōu)良的韌性和塑性，用于經(jīng)常受沖擊載荷、安全性較高的場合，常用于座架和設備儀表盤等，其主要合金為AM60。AM60B(Mg，AL-6％，Mn-0．13％)為其典型型號，具有優(yōu)良的耐鹽霧性能。AZ91D和AM60B構(gòu)成了汽車上鎂合金應用量的90％。與AZ91合金相比，AM60合金由于含鋁量較低，使合金中含鋁的二次化合物相的析出量有所減少，故該合金的塑性和韌性較高，強度則有所降低。AM20合金含鋁的成分最低，強度也最低，但塑性最好。 3．AS系合金 AS系合金有較好的抗蠕變性能，通常用于工作溫度較高的發(fā)動機零件，AS41A(

20、Mg，AI-4．2％，Si-1.0%，Mn-0．2％)為典型牌號，具有較好的抗拉強度、屈服強度和很好的伸長率。由于鋁含量較低，AS41A要求有較高的鑄造溫度。AS41A已用于空冷汽車發(fā)動機的曲軸箱和大眾汽車公司的許多零件，如風扇罩和電機支架，葉片導向器和離合器活塞等。AS系列合金由于Si的引入在組織中易形成硬的硅質(zhì)點。鈉和鍶能從根本上改善硅相的結(jié)構(gòu)而起到很好的變質(zhì)效果。 4．AE系合金 AE系合金比AS系合金有更好的抗蠕變性能，AFA2(A1．4％，RE．2．5％，Mn．0．1％)應用于汽車動力系統(tǒng)頗受好評。由于稀土對Mg．AI基合金強度及蠕變性能有很大影響，壓鑄AE42合金具有比Mg-A

21、1．Si合金更好的抗蠕變性能，能在200到250攝氏度下長期使用。由于AE對高溫性能的改善有限，且鑄造較為困難，再加上稀土成本較高，所以暫時無法推廣應用AE系列合金。 2) 變形鎂合金 變形鎂合金通過塑性加工和熱處理可以獲得比鑄造鎂合金材料更高的強度、更好的延展性、更多樣化的力學性能，變形鎂合金的分類依據(jù)一般有兩種：合金成分和是否可熱處理強化。按照化學成分來進行分類，變形鎂合金系列主要分為以下幾種：1．Mg．AI．Zn．Mn系合金Mg．AI系變形鎂合金的典型牌號有AZ31，AZ 61，AZ 80等。此類合金具有良好的強度、塑性和耐腐蝕的綜合力學性能和良好的焊接性能，可以制成形狀復雜的鍛件和

22、模鍛件，可用于制造飛機內(nèi)部構(gòu)件、艙門、壁板及導彈蒙皮等。2．M g．Li系合金Mg．Li系合金是超輕的變形鎂合金，Li的密度只有0.53g/cm3,用Li作合金元素，除降低密度外，U的加入可以在合金中形成具有bcc結(jié)構(gòu)的β相，顯著改善鎂合金的塑性。但通常Mg．Li合金的強度很低，耐熱性能和耐腐蝕性能差。加入燦，zn，Cd，Si，Mn和RE等元素可以提高合金的強度和組織穩(wěn)定性。高強度超輕的Mg．Li合金的開發(fā)是鎂合金研究的熱點之一。 3．Mg-Mn系合金 該系列包括M1(MBl)、ZM21、ZM31和MB8等。具有較高的耐腐蝕性能，無應力腐蝕傾向，焊接性能良好?？梢约庸こ筛鞣N不同規(guī)格的管、棒

23、、型材和鍛件，其模鍛件可制作外形復雜構(gòu)件，管材多用于汽油、潤滑油等要求抗腐蝕性的管路系統(tǒng)。 4．M g-Zn-zr系合金 該系列合金包括ZK60(MBl5)、ZK61，MBl8，MB21等，此類合金的塑性中等，室溫下拉伸屈服強度和壓縮屈服強度以及高溫瞬時強度都明顯優(yōu)于其它合金(如AZ31等)，具有良好的成形和焊接性能，無應力腐蝕傾向。 5．Mg-RE系合金 RE代表稀土元素，該系列合金主要包括ZEl0、MB8等。具有優(yōu)異的耐熱性和耐腐蝕性，一般無應力腐蝕傾向，廣泛用于制備薄板或厚板、擠壓材和鍛件等。 6．Mg-Th系合金 該系列主要包括的是美國HK31，HM21，HM31等。該類合

24、金具有優(yōu)良的高溫性能，焊接性能良好。但對人體和環(huán)境有一定的危害，通常被限制使用。 3）其它新型鎂合金 其它新型鎂合金有快速凝固鎂合金、鎂基非晶合金、鎂基復合材料鎂合金生物材料等。這些新型鎂合金在生產(chǎn)應用和日常生活中具有重要的地位。 1.5 MB22鎂合金簡介 MB22是鎂—釔—鋅—鋯系熱強變形鎂合金，MB22鎂合金具有良好的成形和焊接性能，無應力腐蝕傾向且MB22有比MB3稍高的室溫抗拉強度和彈性模量，壓縮屈服強度幾乎比MB3高一倍，在相同的載荷下MB22能夠比MB3承受高出100-150的溫度。通過變形可以生產(chǎn)尺寸多樣的板、棒、管、型材及鍛件產(chǎn)品，并且可以通過材料組織的控制和熱

25、處理工藝的應用，獲得比鑄造鎂合會材料更高的強度。更好的延展性，更多樣化的力學性能，從而滿足更多結(jié)構(gòu)件的需要．因此，研究與開發(fā)新型變鎂合金，開發(fā)變形鎂合金生產(chǎn)新工藝，生產(chǎn)高質(zhì)量的變形鎂合金產(chǎn)品，是國際鎂協(xié)會(International Magnesium Associafton—IMA)在2000年提出的發(fā)展鎂合金材料的最重要、最具挑戰(zhàn)性且最長遠的目標和計劃【3】。 1.6 MB22鎂合金中合金元素的作用 提高鎂合金耐熱性最基本的做法是合金化。比如，在鎂合金中添加適量的稀土元素，可以增加合金的流動性，降低微孔率，提高氣密性，顯著改善在高溫下的拉伸和成形極限測試。和疏松現(xiàn)象，使合金在200℃

26、～300℃高溫下仍具有高的強度和抗蠕變性能。往往通過1種或多種元素進行合金化，取得理想的效果。 MB22鎂合金中主要元素化學成分的含量如圖1所示【4】： 圖1 MB25-F，MB25-E，MB22主要元素化學成分 MB22中主要合金的作用如圖2所示： 圖2 鎂合金主要合金元素的作用 第2章 FLD實驗 2.1 實驗原理 實驗模具裝配圖如圖3所示，包括凸模、凹模、壓邊圈。凸模的半球頭直徑為100mm。加熱棒或加熱圈用來加熱，熱電偶用來測模具溫度。智能溫度控制裝置根據(jù)熱電偶測得溫度反復調(diào)節(jié)，使模具溫度控制在所設溫度５℃以內(nèi)。實驗時把印有圓網(wǎng)格的試樣放入凹模和

27、壓邊圈之間，利用壓邊力壓緊拉深筋以外的試樣材料，保證其該處材料不產(chǎn)生流動。試樣中部在凸模力作用下產(chǎn)生脹形變形并形成凸起，當凸起產(chǎn)生縮頸或輕微破裂時停止實驗。通過網(wǎng)格應變自動測量系統(tǒng)GMASystem測出待測區(qū)域的網(wǎng)格長軸和短軸尺寸，并由此計算主應變和次應變。 圖3 鋼模脹形實驗示意圖 2.2 實驗條件： 試樣 溫度/℃ 速度mm/min 潤滑 壓邊力/kN 6mm厚MB22板材 150 200 250 2 潤石裝配膏 150 試樣如圖4所示，其長度均為180mm，10種寬度分別為20mm、40mm、60mm、8

28、0mm、90mm、100mm、120mm、140mm、160mm、180mm。為防止試樣在凹?？谔幤屏?，允許仿照拉伸試樣在試樣上切出圓角。根據(jù)壓邊圈孔尺寸，使用厚２mm、直 徑90mm的硅膠墊，實驗要求硅膠墊耐高溫，以保證硅膠墊在整個實驗過程中不失效。改變潤滑條件，實驗時硅膠墊兩側(cè)均涂上潤滑劑，并將硅膠墊置于試樣和凸模之間。 圖4 試樣 2.3 實驗過程 實驗過程流程如圖5所示 圖5 FLD 實驗流程圖 2.4 實驗結(jié)果分析 根據(jù)上述實驗方法得到150℃、200℃、250℃三個不同溫度溫度下的FL

29、D圖，如圖6。實驗中發(fā)現(xiàn)，寬 度為90mm、100mm的試樣容易在凹?？谔幤屏?，加大凹模圓角半徑則可以得到解決。圖7是溫度在150℃下成形試樣的結(jié)果，從圖中看到，不同寬度試樣均在凸模頂端或頂端附近部位發(fā)生了頸縮或破裂現(xiàn)象，說明可以進行極限主應變的測量。圖8是寬度為160mm的試樣在各溫度下由實驗得到的力與位移曲線，可以看出，隨著溫度的升高，板材沖壓的高度增大，變形抗力減小。 圖6 MB22不同溫度下的FLD 圖7 溫度在150℃的實驗結(jié)果 圖8 寬度為160mm的試樣 力-位移曲線比較 2.5 計算模型 由圖７中可以看出，MB22鎂合金板材在3種變形溫度下的成

30、形極限曲線形狀相似文獻【5】也指出ＦＬＤ左側(cè)是一條斜率接近-1的直線。因此可以假設在各溫度下，MB22鎂合金板材ＦＬＤ曲線形狀一致。曲線的高低取決于平面應變點的位置。鑒于此種假設，可將成形極限圖的左側(cè)曲線設為一次曲線，右側(cè)曲線設為冪指函數(shù)曲線。即滿足 式中--主應變 式中--次應變 --平面應變狀態(tài)對應主應變，即FLD最低點 k,b,c---與溫度有關(guān)的參數(shù) 基于上述假設，可以擬合得到a,b,c,k的值，如圖9所示。將其代入式（1）代入即可以獲得溫度150℃、200℃和250℃時的FLD計算模型。 圖9 FLD計算模型 參數(shù)值 為了進

31、一步得到上述參數(shù)和溫度的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)圖9，以溫度作為變量，采用最小二乘法進行二階多項式擬合，即得到各參數(shù)與溫度的函數(shù)關(guān)系為： 將式（2）代入（1），即可得到MB22各溫度下的FLD計算模型。 圖10 為FLD計算模型和實驗點，可見該計算模型曲線和實驗數(shù)據(jù)能較好的吻合。 圖10 FLD計算模型曲線和實驗數(shù)據(jù) 第三章 成形工藝參數(shù)對MB22鎂合金拉深性能的影響 在沖壓工藝實驗及板料成形模擬中，目前研究較多的是拉深工藝【6】。板料的拉深性能一般采用國際通用的沖杯實驗(Swift實驗)來衡量。該實驗是使用不同直徑的圓形坯料，并按照逐級增大直徑的操作程序進行拉

32、深成形試驗，取試樣側(cè)壁不致破裂時可能拉深成功的最大坯料直徑Domax小缸與凸模直徑dp之比值，稱為極限拉深比(LDR)，來作為評價板料成形性能的指標。LDR值越大，則板料的拉深成形性能就越好影響鎂合金板料拉深性能與極限拉深比的主要工藝參數(shù)包括模具結(jié)構(gòu)、成形溫度、拉深速度、潤滑條件、壓邊方式等。 3.1 成形溫度的影響 鎂合金板在室溫下的成形性能較差，但在高溫下，鎂合金的成形性能較好【7】。當成形溫度升高到200℃ 時，鎂合金板的成形性能得到顯著的提高 。鎂合金板的熱拉深可分為恒溫拉深和溫差拉深。圖11是在兩種溫度下進行對MB22鎂合金拉伸的效果。 圖11 相同條件下室溫和250℃

33、下對MB22鎂合金拉伸的不同效果 3.2 模具結(jié)構(gòu)的影響 在模具結(jié)構(gòu)中影響鎂合金拉深成形的因素包括模具凸、凹模間隙、凸模圓角半徑、凹模圓角半徑、模具形狀等。若凸、凹模間隙過小，會增大板料與模具壁間的摩擦力及拉深力，從而增加直壁部分的拉應力，容易引起拉深件臨界斷面變薄或者發(fā)生破裂，并且易在成形件外表面形成摩擦劃痕，影響其表面質(zhì)量；若間隙過大，則達不到要求的拉深件精度。凸模圓角半徑Rp和凹模圓角半徑Rd對板料的成形能力亦有著重要的影響【8】。有研究表明，凸模圓角與轉(zhuǎn)角交界處最容易發(fā)生斷裂，如圖12所示。 圖12 MB22鎂合金矩形拉伸示意圖。 3.3 成形速度的影響 研究表明

34、，同一溫度下鎂合金板的LDR隨拉深速度的增加而減小【9】。拉深速度過大，鎂合金件筒壁部分呈現(xiàn)緊張的拉伸狀態(tài)，危險斷面易于拉裂、拉斷，使得鎂合金的LDR降低。圖13為意大利學者Palumbo等分別在180℃和230℃兩種溫度下，采用6mm/min、15mm/min和30mm/min的拉伸速度對鎂合金進行的熱拉伸試驗。 圖13 鎂合金與拉伸速度的關(guān)系 3.4 壓邊方式的影響 在關(guān)于鎂合金拉深成形的研究中，大多數(shù)文獻采用的是彈性壓邊，包括恒定壓邊力式和變壓邊力式，前者在拉深成形過程中壓邊力始終是一個恒定值，而后者壓邊力則是一個隨凸模行程而變化的函數(shù)。剛性壓邊的主要問題是壓邊間隙的大小【10

35、】。 3.5 潤滑條件的影響 鎂合金一般在熱態(tài)(或溫態(tài))下成形，而熱態(tài)下表面容易劃傷，這將給鎂合金的表面防護帶來了問題；另一方面，雖然在拉深過程板料沿拉深方向所受正壓力較小，但如果板料與模具間的摩擦系數(shù)較大時，由摩擦力所引起的板料徑向應力增大，必然導致拉深力增加，會增大已經(jīng)進入凸、凹模之間變形后的板料承受的拉應力，使該部分板料易于破裂。所以，采用適當?shù)臐櫥绞剑粌H可有效地改善鎂合金板料的拉深成形性能，提高其LDR，還可得到良好的制件外觀質(zhì)量【11】。潤滑劑要根據(jù)其適用溫度范圍來確定。通常，鎂合金拉深成形溫度在150℃-350℃之間時，可選用肥皂潤滑劑、高溫油脂、石墨、二硫化鉬等，在成形工

36、件要求不能使用潤滑劑時，可選用薄紙片或玻璃纖維等【12】。 第4章 總 結(jié) MB22耐熱鎂合金板料的沖壓成形性能和沖壓工藝技術(shù)的研究在國內(nèi)處于剛剛起步階段，大量基礎(chǔ)研究需要進行。本課題選取板料的拉深成型性作為主要研究方向，通過探索MB22鎂合金板拉深成形時溫度對成形性能的影響得出了一下結(jié)理論。 （1）通過實驗的數(shù)據(jù)，得到了MB22鎂合金在150℃、200℃、250℃時的FLD。FLD時一條左側(cè)接近-1的曲線。 （2）從實驗可知MB22鎂合金塑性成型受溫度的影響較大且隨著溫度的升高能力增強。 （3）根據(jù)實驗建立了各溫度下的FLD計算模型，與實驗數(shù)據(jù)吻合較 好。該實驗模型可以作為理論

37、預測各溫度下的FLD，對實際工作具有一定的指導作用。 （4）探討了除溫度外其他對MB22鎂合金熱拉伸成型時的影響因素。拉伸速度、壓邊方式、潤滑條件都對其拉伸性能有一定的影響。 ※※※※※※ 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和努力，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師馬高山老師。馬老師平日里工作繁多，但他給了我們充足的資料，這些資料在我做畢業(yè)設計中起來關(guān)鍵性的作用，還有就是馬老師給了我們充分的

38、信任，能夠讓我們發(fā)揮自己的能力，沒有束手束腳的感覺，完成工作也比較順利。 其次要感謝我的同學對我無私的幫助，特別是某些思路上，正因為如此我才能順利的完成設計，我要感謝我的母校——鄭州航空工業(yè)管理學院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家?。。?。 參考文獻： 【1】楊奮為，新型耐熱變形鎂合金MB22,宇航材料工藝，1982年03期 【2】閏蘊琪，張廷杰， 鄧炬，周廉，耐熱鎂合金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向，稀有金一材料與工程，第33卷，第六期，2004 【3】王艷麗，郭學鋒，黃丹，王英

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