AZ61镁合金管材绕弯成形研究

发布时间：2017-07-20 17:19

  本文关键词：AZ61镁合金管材绕弯成形研究

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【摘要】：弯管作为一种重要的部件,在材料和结构方面都能满足人们对于轻质、高强度的要求,已经在航空航天、船舶、汽车和医疗保健等高端行业获得了广泛的应用。管材弯曲成形技术是轻量化产品成形的关键技术之一,而其中的绕弯成形,由于具有独特的优势,在管材弯曲成形领域成为重要的研究工艺。以往人们偏重于研究钢管和铝合金管,但随着工业轻量化的发展,镁合金管材逐渐取代钢管和铝管,成为管材绕弯成形的主要研究对象。由于镁合金不仅具有密度小(仅为钢铁的1/4左右)、质量轻、比强度和比刚度高等优点,而且还具有散热快、耐热性高、可回收利用等优点,因此被广泛的应用于航空航天、轨道车辆等交通工具的车体结构件的制造,同时也成为车体轻量化的重要材料。然而,镁合金在室温下塑性差,这限制了其应用,使得它的潜力远远没有完全发挥。大多数的研究学者都将镁合金的研究设定在高温态,而在室温下的塑性成形却鲜有研究。虽然镁合金在高温下塑性得到了提高,但是高温下成形会加重其变形的复杂程度,且过高的加热温度并不利于镁合金管材的弯曲成形。鉴于此,本文从室温入手,通过对AZ61镁合金管材进行拉伸、压缩实验,得到了其室温下的力学性能曲线及参数,并分析了室温下AZ61镁合金的断裂方式。将所得的数据运用到管材绕弯成形模拟当中,并通过实验验证了模拟结果的准确性,得到了如下结论:(1)当管材弯曲半径R=120mm时,在0°~180°范围内,弯曲后的管件的壁厚减薄率随着弯曲角度的增加而增大,到75°左右达到最大值,弯曲角度继续增大,则两者基本不变。管材的截面最大椭圆度的变化趋势与此类似,开始时随着弯曲角度的增加,椭圆度也增大,达到最大值后弯曲角度再增加,椭圆度反而有轻微的下降趋势。而弯曲后管材的回弹率却与此相反,即随着弯曲角度的增大,回弹率呈下降趋势。(2)当管材弯曲角度?=90°时,弯曲半径在90~150mm之间,弯曲后的管件壁厚减薄率均随着弯曲半径的增加而减小。管材的截面最大椭圆度的变化趋势与此一致,都是随着弯曲半径的增大而减小。而弯曲后管材的回弹率的变化规律却与此相反,回弹率随弯曲半径的增大呈上升趋势。
【关键词】：AZ61镁合金管材 绕弯成形 有限元模拟 弯曲角度 弯曲半径
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-31
• 1.1 引言13-14
• 1.2 镁及镁合金14-16
• 1.2.1 纯镁性能特点14-15
• 1.2.2 镁的合金化15-16
• 1.2.3 镁合金塑性成形特点16
• 1.3 弯曲成形工艺分类16-20
• 1.3.1 拉弯成形工艺17-18
• 1.3.2 压弯成形工艺18
• 1.3.3 推弯成形工艺18-19
• 1.3.4 滚弯成形工艺19
• 1.3.5 绕弯成形工艺19-20
• 1.4 绕弯成形工艺简介20-26
• 1.4.1 绕弯成形基本原理20-21
• 1.4.2 绕弯成形工艺特点21
• 1.4.3 绕弯成形工艺常见缺陷21-24
• 1.4.4 管材绕弯成形性的评价指标24-26
• 1.5 绕弯成形工艺国内外研究现状及发展趋势26-27
• 1.5.1 绕弯成形工艺国内外研究现状26-27
• 1.5.2 绕弯成形工艺发展趋势27
• 1.6 选题目的及意义27-28
• 1.7 本文研究的主要内容28-31
• 第2章 室温下AZ61镁合金管材的拉压性能31-43
• 2.1 引言31
• 2.2 AZ61镁合金的化学成分31
• 2.3 AZ61镁合金管材在拉应力状态下的力学性能31-37
• 2.3.1 拉伸试样的制备31-32
• 2.3.2 拉伸实验32-34
• 2.3.3 材料拉伸力学性能分析34-36
• 2.3.4 AZ61镁合金拉伸断口宏观形貌36
• 2.3.5 AZ61镁合金拉伸断口微观形貌36-37
• 2.4 管材在压应力状态下的力学性能37-42
• 2.4.1 压缩试样的制备与实验37-38
• 2.4.2 材料压缩力学性能分析38-39
• 2.4.3 AZ61镁合金压缩断口宏观形貌39-41
• 2.4.4 AZ61镁合金压缩断口微观形貌41
• 2.4.5 室温下AZ61镁合金的拉压不对称性41-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第3章 AZ61镁合金管材绕弯成形有限元建模43-51
• 3.1 引言43
• 3.2 有限元理论43-46
• 3.2.1 有限元基本概念43-44
• 3.2.2 有限元法原理44-45
• 3.2.3 有限元求解算法45
• 3.2.4 网格划分45-46
• 3.3 有限元模拟软件PAM-STAMP简介46-47
• 3.4 管材绕弯有限元模型的建立47-49
• 3.4.1 管材绕弯模拟流程47-48
• 3.4.2 不同弯曲角度的弯管有限元模型48-49
• 3.4.3 不同弯曲半径的弯管有限元模型49
• 3.4.4 管材绕弯成形回弹模拟49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 基于PAM-STAMP的绕弯成形模拟分析51-73
• 4.1 引言51
• 4.2 弯曲角度对管材绕弯成形模拟的影响51-63
• 4.2.1 弯曲角度对等效应力的影响51-53
• 4.2.2 弯曲角度对等效应变的影响53-55
• 4.2.3 弯曲角度对壁厚变化率的影响55-57
• 4.2.4 弯曲角度对椭圆度的影响57-59
• 4.2.5 弯曲角度对回弹的影响59-63
• 4.3 弯曲半径对管材绕弯成形模拟的影响63-72
• 4.3.1 弯曲半径对等效应力的影响63-64
• 4.3.2 弯曲半径对等效应变的影响64-66
• 4.3.3 弯曲半径对壁厚变化率的影响66-68
• 4.3.4 弯曲半径对椭圆度的影响68-69
• 4.3.5 弯曲半径对回弹的影响69-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第5章 AZ61镁合金管材绕弯成形实验研究73-83
• 5.1 引言73
• 5.2 实验用数控弯管机简介73-75
• 5.3 管材绕弯实验原理75
• 5.4 管材绕弯实验75-76
• 5.4.1 不同弯曲角度的弯管实验75
• 5.4.2 不同弯曲半径的弯管实验75-76
• 5.5 不同弯曲角度的弯管实验分析76-79
• 5.5.1 壁厚减薄率对比分析76-77
• 5.5.2 最大截面椭圆度对比分析77-79
• 5.5.3 回弹率对比分析79
• 5.6 不同弯曲半径的弯管实验分析79-82
• 5.6.1 壁厚减薄率对比分析80
• 5.6.2 最大截面椭圆度对比分析80-81
• 5.6.3 回弹率对比分析81-82
• 5.7 本章小结82-83
• 第6章 结论83-85
• 参考文献85-91
• 致谢91

【参考文献】

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本文编号：569153