AZ31B镁合金摩擦热渐进成形工艺及有限元模拟
发布时间：2021-07-18 16:44
镁合金具有密度小、强度高、消震好、散热好等特点,是一种应用前景广阔的合金材料,但镁合金由于密排六方晶体结构,在常温条件下很难加工成形,需要对镁合金板料进行加热处理。渐进成形是一种适用于小批量、个性化的成形技术,实现了薄壁金属板料快速、复杂、柔性的制造,通常镁合金渐进成形加热采用电加热、油浴加热等方式,本文采用工具头自转与板料摩擦生热的方式,简化加工设备,提高加工效率,改善镁合金成形性能。本文主要研究内容及结论如下:（1）通过高温拉伸实验得到AZ31B镁合金板料的力学性能参数及应力-应变曲线,对实验数据进行分析可以得出,AZ31B镁合金实验温度在100℃～150℃时,各向异性较明显,实验温度在200℃时,板料不具有明显的各向异性;基于ABAUQS模拟验证拉伸数据准确性,可以看出,成形温度越高,拉伸试样越容易被拉断,沿轧制方向0°进行拉伸（顺着纤维方向）,试样具有更高的拉伸强度,越难被拉断;通过分析拉伸试样断口形貌可知,成形温度为100℃～200℃时,AZ31B镁合金成形性能随温度的提高而升高。（2）根据高温拉伸实验数据,选择Hill屈服准则,基于ABAQUS对镁合金渐进成形进行有限元模拟...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１．２圆锥台各点坐标??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｏｉｎｔ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒｕｓｔｕｍ??
?第１章绪论???图１．３华中世纪星（ＨＮＣ－２１／２２Ｍ）数控机床??Ｆｉｇ．?１．３?ＨＮＣ?（ＨＮＣ－２１／２２Ｍ）?ＣＮＣ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｔｏｏｌｓ??表１．１机床主要参数??Ｔａｂ．?１．１?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍａｃｈｉｎｅ??名称?参数??中央处理器?原装进口嵌入式工业ＰＣ机??中央处理单元?高性能３２位微处理器??控制轴数?３轴，最大至４轴??主轴数?１??最大编程尺寸?９９９９９．９９９?ｍｍ??工件坐标系?Ｇ５４－Ｇ５９??操作台外形尺寸?４５０＊３１０＊１１０?ｍｍ??最大可执行程序?２?ＧＢ??（２）工具头??成形工具头形状采用半球形头，工具头材料为高碳工具钢４０?Ｃｒ，表面进行??抛光处理，球头经过硬化处理，将工具头安装于机床套筒之上，如图１．４所示。??９??
?第１章绪论???ＨＨＨＩＨＨｉｌＨＨＨ??图１．４工具头（左）套筒（右）??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｏｏｌ?（Ｌｅｆｔ）?Ｓｌｅｅｖｅ?（Ｒｉｇｈｔ）??１．７本文研究主要内容??本文研宄镁合金ＡＺ３１Ｂ数控单点渐进成形加工圆锥台，镁合金具有质量轻、??强度高、刚度高等特点，是一种发展潜力巨大的合金材料。由于ＨＣＰ结构使得??镁合金在室温条件下成形性较差，而通过加热可以使得镁合金更多滑移系激活，??从而改变镁合金成形性能。一般镁合金预热方式通常为电加热法或油浴加热法，??与其它预热方式不同，本课题采用高速旋转的工具头与镁合金板料摩擦生热，??从而达到镁合金板料的成形温度。??为了进一步研究镁合金摩擦热单点渐进成形，本文采用高温拉伸、断口分??析、元素分析等手段，得到了力学参数、断口形貌、元素种类等数据，从数据??中分析了温度对ＡＺ３１Ｂ镁合金成形性能的影响。并通过有限元技术，模拟高温??拉伸及渐进成形实验过程，考察工艺参数对最大Ｍｉｓｅｓ应力及最大减薄率影响，??指导实验加工。??基于ＵＧＮＸ７．０生成适用于渐进成形实验代码。导入ＣＡＤ圆锥台模型，按??照铣削的加工方式，利用“分层制造”的思想，在ＵＧＮＸ７．０数控加工模块中生??成等高线作为铣削轨迹，通过后处理快速的将加工零件生成ＣＮＣ程序，经过验??证确认后，将刀源文件转换成可以在华中世纪星（ＨＮＣ－２１／２２Ｍ）输入的ＮＣ代??码，便能够对板料进行加工。??考察工艺参数对成形质量及成形极限的影响，改变工艺参数包括：工具头??主轴转速、成形工具头直径、工具头轴向进给量、成形角，并实时测量板料加??工过程中最高的成形温度，对比不同工艺条件从而分析镁合金板料
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同温度退火后含铌钛IF钢的织构演变及其与塑性应变比和加工硬化指数的关系[J]. 董登超,刘志桥,张珂,岑风. 机械工程材料. 2019(01)
[2]板材数控热渐进成形工艺研究进展[J]. 李小强,董红瑞,张永生,李东升. 塑性工程学报. 2018(05)
[3]超声振动因子对镁合金单点渐进成形板材性能影响规律[J]. 苏春建,张柯,娄淑梅,张克,许婷婷,王清. 稀有金属材料与工程. 2018(07)
[4]液体介质加热的镁合金板料热渐进成形极限研究[J]. 史鹏涛,李言,杨明顺,姚梓萌. 机械强度. 2018(02)
[5]AZ31B镁合金板热渐进成形的精度研究[J]. 文怀兴,刘桂芳,史鹏涛. 锻压技术. 2017(04)
[6]金属板材数控渐进成形工艺的研究进展[J]. 李燕乐,陈晓晓,李方义,孙杰,李剑峰,赵国群. 精密成形工程. 2017(01)
[7]工具转速对AZ31B镁合金圆锥盒摩擦热渐进成形板料温度及成形能力的影响[J]. 周六如,郑志强,罗忠民. 锻压技术. 2016(09)
[8]金属板材多点复合渐进成形破裂机理分析[J]. 蔡改贫,刘志刚,曾艳祥,周小磊. 热加工工艺. 2016(15)
[9]成形角对多点复合渐进成形过程影响的有限元分析[J]. 蔡改贫,周小磊,熊洋. 热加工工艺. 2016(07)
[10]铸态AZ31B镁合金变温轧制本构数学模型的建立[J]. 马立峰,贾伟涛,林金保,黄庆学,黄志权. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
博士论文
[1]单点增量成形制件特性及其控制方法研究[D]. 姚梓萌.西安理工大学 2018
[2]AZ31B镁合金板材电致塑性渐进成形研究[D]. 鲍文科.山东大学 2016
[3]搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升特性研究[D]. 李丽华.青岛科技大学 2016
[4]Mg-3Al-3Sn镁合金微观组织、拉伸性能与变形机制[D]. 南小龙.吉林大学 2015
[5]三维曲面柔性轧制原理及数值模拟研究[D]. 邱宁佳.吉林大学 2014
[6]挤压AZ31B镁合金及纯镁疲劳裂纹扩展研究[D]. 郑三龙.浙江工业大学 2013
[7]金属板料渐进成形精度控制技术研究[D]. 史晓帆.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]金属板料单点渐进成形的回弹研究[D]. 张斌.陕西科技大学 2019
[2]AZ31B镁合金板料温渐进成形研究[D]. 刘桂芳.陕西科技大学 2018
[3]铝镁复合板制备工艺与性能研究[D]. 杨金亮.哈尔滨工程大学 2016
[4]激光拼焊板渐进成形工艺与回弹控制研究[D]. 郭秋华.重庆交通大学 2015
[5]金属板材多点复合渐进成形破裂缺陷研究[D]. 周小磊.江西理工大学 2015
[6]镁合金板材轧制及数值模拟研究[D]. 方霖.重庆大学 2010
[7]AZ31B镁合金薄板热渐进成形及数值模拟[D]. 郭海玲.江苏大学 2010
本文编号：3289964
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１．２圆锥台各点坐标??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｏｉｎｔ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒｕｓｔｕｍ??
?第１章绪论???图１．３华中世纪星（ＨＮＣ－２１／２２Ｍ）数控机床??Ｆｉｇ．?１．３?ＨＮＣ?（ＨＮＣ－２１／２２Ｍ）?ＣＮＣ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｔｏｏｌｓ??表１．１机床主要参数??Ｔａｂ．?１．１?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍａｃｈｉｎｅ??名称?参数??中央处理器?原装进口嵌入式工业ＰＣ机??中央处理单元?高性能３２位微处理器??控制轴数?３轴，最大至４轴??主轴数?１??最大编程尺寸?９９９９９．９９９?ｍｍ??工件坐标系?Ｇ５４－Ｇ５９??操作台外形尺寸?４５０＊３１０＊１１０?ｍｍ??最大可执行程序?２?ＧＢ??（２）工具头??成形工具头形状采用半球形头，工具头材料为高碳工具钢４０?Ｃｒ，表面进行??抛光处理，球头经过硬化处理，将工具头安装于机床套筒之上，如图１．４所示。??９??
?第１章绪论???ＨＨＨＩＨＨｉｌＨＨＨ??图１．４工具头（左）套筒（右）??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｏｏｌ?（Ｌｅｆｔ）?Ｓｌｅｅｖｅ?（Ｒｉｇｈｔ）??１．７本文研究主要内容??本文研宄镁合金ＡＺ３１Ｂ数控单点渐进成形加工圆锥台，镁合金具有质量轻、??强度高、刚度高等特点，是一种发展潜力巨大的合金材料。由于ＨＣＰ结构使得??镁合金在室温条件下成形性较差，而通过加热可以使得镁合金更多滑移系激活，??从而改变镁合金成形性能。一般镁合金预热方式通常为电加热法或油浴加热法，??与其它预热方式不同，本课题采用高速旋转的工具头与镁合金板料摩擦生热，??从而达到镁合金板料的成形温度。??为了进一步研究镁合金摩擦热单点渐进成形，本文采用高温拉伸、断口分??析、元素分析等手段，得到了力学参数、断口形貌、元素种类等数据，从数据??中分析了温度对ＡＺ３１Ｂ镁合金成形性能的影响。并通过有限元技术，模拟高温??拉伸及渐进成形实验过程，考察工艺参数对最大Ｍｉｓｅｓ应力及最大减薄率影响，??指导实验加工。??基于ＵＧＮＸ７．０生成适用于渐进成形实验代码。导入ＣＡＤ圆锥台模型，按??照铣削的加工方式，利用“分层制造”的思想，在ＵＧＮＸ７．０数控加工模块中生??成等高线作为铣削轨迹，通过后处理快速的将加工零件生成ＣＮＣ程序，经过验??证确认后，将刀源文件转换成可以在华中世纪星（ＨＮＣ－２１／２２Ｍ）输入的ＮＣ代??码，便能够对板料进行加工。??考察工艺参数对成形质量及成形极限的影响，改变工艺参数包括：工具头??主轴转速、成形工具头直径、工具头轴向进给量、成形角，并实时测量板料加??工过程中最高的成形温度，对比不同工艺条件从而分析镁合金板料
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同温度退火后含铌钛IF钢的织构演变及其与塑性应变比和加工硬化指数的关系[J]. 董登超,刘志桥,张珂,岑风. 机械工程材料. 2019(01)
[2]板材数控热渐进成形工艺研究进展[J]. 李小强,董红瑞,张永生,李东升. 塑性工程学报. 2018(05)
[3]超声振动因子对镁合金单点渐进成形板材性能影响规律[J]. 苏春建,张柯,娄淑梅,张克,许婷婷,王清. 稀有金属材料与工程. 2018(07)
[4]液体介质加热的镁合金板料热渐进成形极限研究[J]. 史鹏涛,李言,杨明顺,姚梓萌. 机械强度. 2018(02)
[5]AZ31B镁合金板热渐进成形的精度研究[J]. 文怀兴,刘桂芳,史鹏涛. 锻压技术. 2017(04)
[6]金属板材数控渐进成形工艺的研究进展[J]. 李燕乐,陈晓晓,李方义,孙杰,李剑峰,赵国群. 精密成形工程. 2017(01)
[7]工具转速对AZ31B镁合金圆锥盒摩擦热渐进成形板料温度及成形能力的影响[J]. 周六如,郑志强,罗忠民. 锻压技术. 2016(09)
[8]金属板材多点复合渐进成形破裂机理分析[J]. 蔡改贫,刘志刚,曾艳祥,周小磊. 热加工工艺. 2016(15)
[9]成形角对多点复合渐进成形过程影响的有限元分析[J]. 蔡改贫,周小磊,熊洋. 热加工工艺. 2016(07)
[10]铸态AZ31B镁合金变温轧制本构数学模型的建立[J]. 马立峰,贾伟涛,林金保,黄庆学,黄志权. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
博士论文
[1]单点增量成形制件特性及其控制方法研究[D]. 姚梓萌.西安理工大学 2018
[2]AZ31B镁合金板材电致塑性渐进成形研究[D]. 鲍文科.山东大学 2016
[3]搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升特性研究[D]. 李丽华.青岛科技大学 2016
[4]Mg-3Al-3Sn镁合金微观组织、拉伸性能与变形机制[D]. 南小龙.吉林大学 2015
[5]三维曲面柔性轧制原理及数值模拟研究[D]. 邱宁佳.吉林大学 2014
[6]挤压AZ31B镁合金及纯镁疲劳裂纹扩展研究[D]. 郑三龙.浙江工业大学 2013
[7]金属板料渐进成形精度控制技术研究[D]. 史晓帆.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]金属板料单点渐进成形的回弹研究[D]. 张斌.陕西科技大学 2019
[2]AZ31B镁合金板料温渐进成形研究[D]. 刘桂芳.陕西科技大学 2018
[3]铝镁复合板制备工艺与性能研究[D]. 杨金亮.哈尔滨工程大学 2016
[4]激光拼焊板渐进成形工艺与回弹控制研究[D]. 郭秋华.重庆交通大学 2015
[5]金属板材多点复合渐进成形破裂缺陷研究[D]. 周小磊.江西理工大学 2015
[6]镁合金板材轧制及数值模拟研究[D]. 方霖.重庆大学 2010
[7]AZ31B镁合金薄板热渐进成形及数值模拟[D]. 郭海玲.江苏大学 2010
本文编号：3289964
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3289964.html
