镁合金锥壳体内环筋挤压成形工艺参数研究

发布时间：2017-09-08 22:27

  本文关键词：镁合金锥壳体内环筋挤压成形工艺参数研究

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【摘要】：整体化、轻量化是目前航空航天、武器装备发展的必然趋势，镁合金是最佳选材之一，添加稀土的镁合金力学性能大大提高，是目前武器装备结构件的理想选材。带内环筋锥壳体结构件又是实现整体化、轻量化的典型结构。所以研究镁合金带内环筋锥壳体具有重要研究意义。目前此类结构件常采用铸造、旋压工艺来成形，但成形产品夹杂严重，力学性能低下，存在些许不可避免的缺陷。挤旋新工艺对内环筋筒形件成形研究也有一些进展，但只适用于薄壁、直径小、浅筋类构件的成形，难以满足现代武器装备的发展和高强复杂环境的使用要求。 首先，本文针对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr镁合金环内筋锥形件展开研究，借助热模拟压缩实验，得出在温度为300-480℃，应变速率为0.001-0.5s-1下的真应力-真应变曲线，研究了不同变形参数条件下的金属流变行为。通过Fields Backofen(FB)的修正模型，建立了镁合金的唯象本构方程。在动态材料模型的基础上，构建了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr镁合金的二维热加工图，为后期的数值模拟提供了强有力的依据。 其次，提出通过斜楔加载、径向挤压成形环筋的成形方法。以成形温度、挤压速度、分瓣凸模圆角半径为因素，成形载荷和变形均匀性为目标，通过虚拟正交试验对不同的因素水平成形过程进行数值模拟，对模拟结果进行极差分析，得出最佳参数组合，以及各因素对成形载荷的应变的影响主次关系。并对最优参数组合下的试验结果进行成形载荷、等效应变、金属流动的分析。 最后，，在模拟的最优组合参数下，进行实验试制。试制出了符合使用要求的带环筋镁合金锥形件，为武器装备整体化、轻量化提供来了有力的支撑。
【关键词】：镁合金 环内筋 塑性成形 正交试验
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379;TJ05
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 稀土镁合金的应用现状11-13
• 1.2.1 稀土镁合金在汽车工业的应用11-12
• 1.2.2 稀土镁合金在航空航天和武器装备中的应用12
• 1.2.3 稀土镁合金在其他领域中的应用12-13
• 1.3 镁合金内环筋锥壳体成形技术研究13-17
• 1.3.1 传统加工方法13-15
• 1.3.2 目前新工艺研究15-17
• 1.4 本课题研究的主要内容17-18
• 第二章 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr 镁合金的本构模型及热加工图18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 热压缩物理实验研究18-19
• 2.2.1 实验材料18-19
• 2.2.2 实验方案19
• 2.3 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr 镁合金压缩变形真应力-真应变曲线及特性分析19-20
• 2.3.1 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr 镁合金热压缩变形真应力-真应变曲线19-20
• 2.3.2 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr 镁合金热变形特性分析20
• 2.4 唯象本构模型20-24
• 2.4.1 Fields Backofen (FB) 模型21-22
• 2.4.2 Fields Backofen (FB)模型建立22-24
• 2.5 热加工图24-28
• 2.5.1 基于动态材料模型(DMM)的加工图理论24-26
• 2.5.2 Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr 镁合金热加工图26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 内环筋挤压成形及数值模拟29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 刚塑性有限元基础29-31
• 3.2.1 刚塑性材料基本理论29
• 3.2.2 刚塑性有限元基本方程29-30
• 3.2.3 刚塑性有限元法变分原理30-31
• 3.3 DEFORM-3D 有限元模型的建立31-32
• 3.3.1 DEFORM-3D 软件31
• 3.3.2 DEFORM-3D 软件的操作流程31-32
• 3.4 锥形件内环筋成形方法32-34
• 3.4.1 斜锲加载挤压成形方法32-33
• 3.4.2 本实验具体操作步骤33-34
• 3.5 成形有限元模型的建立34-38
• 3.5.1 有限元模型导入34-35
• 3.5.2 模型离散化网格划分35
• 3.5.3 增量步长的选取35-36
• 3.5.4 材料和热传递的设定36
• 3.5.5 挤压模拟参数的选定36-37
• 3.5.6 变形过程中的润滑37
• 3.5.7 运动关系、挤压道次的选取37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 虚拟正交试验参数优化及结果分析39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 正交试验39-42
• 4.2.1 正交试验简介39-40
• 4.2.2 极差分析的原理40-41
• 4.2.3 正交试验设计41-42
• 4.3 正交试验结果42-46
• 4.4 极差分析46-48
• 4.5 最优参数组合下成形结果分析48-52
• 4.5.1 成形载荷结果分析48-49
• 4.5.2 金属流动结果分析49-51
• 4.5.3 等效应变结果分析51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 实验试制53-57
• 5.1 引言53
• 5.2 实验条件53-54
• 5.2.1 实验原料53
• 5.2.2 实验设备53
• 5.2.3 实验润滑53
• 5.2.4 加热规范53-54
• 5.3 实验过程54-55
• 5.4 实验试制结果55-56
• 5.5 小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐全波;黄少东;伍太宾;;镁合金在武器装备中的应用分析[J];兵器材料科学与工程;2007年02期

2 江树勇;顾卫东;李春峰;张军;;纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压成形机理研究[J];锻压技术;2008年05期

3 王振杰;马世成;杨俊;王东坡;;带内加强筋曲母线零件旋压成形技术[J];航天制造技术;2006年06期

4 丁文江;付彭怀;彭立明;蒋海燕;王迎新;吴国华;董杰;郭兴伍;;先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用[J];航天器环境工程;2011年02期

5 贺春;;镁合金材料在轨道交通行业中的应用前景[J];机车车辆工艺;2009年01期

6 康鸿跃;成都理工大学材料与化学化工学院;陈善华;马永平;王忠海;;镁合金在军事装备中的应用[J];金属世界;2008年01期

7 钟皓,刘培英,周铁涛;镁及镁合金在航空航天中的应用及前景[J];航空工程与维修;2002年04期

8 林新波;DEFORM-2D和DEFORM-3DCAE软件在模拟金属塑性变形过程中的应用[J];模具技术;2000年03期

9 祁庆琚,刘勇兵,杨晓红;镁合金的研究及其在汽车工业中的应用与展望[J];汽车工程;2002年02期

10 刘静安;镁合金加工技术发展趋势与开发应用前景[J];轻合金加工技术;2001年11期

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1 廖慧敏;镁合金铸锻复合成形组织与性能研究[D];重庆大学;2009年

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