1、AZ31 合金板料在深冲压中的变形杨连发 1 ，森喜朗肯 2 ，芊黑柔 2工程学学校，电子技术桂林大学，桂林 541004，中国;生产系统工程部，丰桥科技大学， 丰桥 441-8580，日本收到 2007 年 3 月 5 日;接受 2007 年 7 月 2 日摘要： 要调查普遍使用的镁合金 AZ31 板料(铝 3%，锌 1%)在冷加工表现，深冲压在 AZ31 合金的冷成形板料试验在室温下，与有限元素(FE)混合一起，分别对退火后的 az31 合金进行冷冲压，活动都集中在断裂带，限制绘图比率（低剂量辐射） ，变形负荷，厚度分布，各向异性的影响，以及影响退火的条件和工具配置对他们的影响。结果显示，
2、冲压半径对厚度分布有很大的影响。各向异性现象是卓越的在冷加工，有害地冲击 LDR。 破裂在侧面墙上经常发生有一个角度在被扭屈的标本的轴。研究结果也说明，低剂量辐射的材料在实验条件是 1.72 ，和退火的材料在 450 1 h 后可能成为更好的冷拉深材料。关键词： AZ31 镁合金; 冷的深冲压; 各向异性现象; 极限图画比率; 有限元素模仿1 引 言由于其低密度，高强度和硬度，在减震，腐蚀阻力，等 1.2 ，镁合金材料被轻型建筑组件称为具有声誉的“金属 20 世纪” 3.4 ，并已越来越多的应用于汽车和自行车元件，计算机机箱，手机盖子， 等 5.6 。现在压铸和模锻是普遍使用制造镁合金的方法。
3、然而，塑料成型技术制造板料盖子组分7.8确是更好的。在高温大约 200 时， 镁合金显示出良好的可成形性。因为非基础滑动系统除基础滑动之外变得激活，因此板料成形在高温或者温暖形成现今的主导材料9.10。不过，在成形过程中模具和材料会有激烈的碰撞， 再者机器复杂和初期投资高 11.12 。而且，镁合金是容易遭受氧化作用在温暖形成期间13。 结果，冷成形。例如：深奥的绘画在室温下是越来越有吸引力的 14 。丰桥大学的材料成形实验室对这方面进行了初步的研究，日本 15.16 。到现在为止，只有少量文献对冷拉深镁合金板材有所讲解。因此，揭示变形行为具有重大的价值，以便建立冷成型技术的基本知识。在这工作
4、，镁合金 AZ31 (铝 3%，锌 1%)板料变形在冷的深冲压由实验性方法和有限元素(FE)分析调查，并且重点在破裂样式、极限图画比率(LDR)，变形装载，厚度发行，非均质性的作用被投入了，以及焖火过程和工具配置的影响。2 锻炼处理和拉伸测试 2.1 材料和退火用于当前实验的镁合金是从日本市场直接购买。的 AZ31 板料(铝 3%，锌 1%) 厚度为 0.5 毫米， 在深冲压之前试验 AZ31 板料空白锻炼以便改进它的可成形性在室温。 退火在 KDF-S90 (200 V、50/60 赫兹， 4 千瓦)完成了，电炉由 Sanyo-Denken Co.生产了。 有限公司. 为减轻氧化作用在退火过
5、程期间，每板料空白由二稀薄的不锈钢的板料在铝芯夹紧很好然后被包装了。 在被放入电炉以后，板料空白在半小时之内是激昂对 presetted 退火温度并且保持了在那个温度为 1.3 h，自然地然后冷却下来在电炉。退火条件在表 1 被列出。 2.2 拉伸测试和机械性能为了得到被采取作为物质模型为最新有限元素模仿的应力关系，标准单轴的拉伸测试在 AZ31 板料被举办了在和在退火过程以后之前，分别。 拉伸测试在AGS-J-50kN， Shimadzu 生产的精确度普遍测试器被执行了 Corporation。 应力应变曲线和 AZ31 板料的机械参量在不同的退火情况下显示在和列出在表 2。AZ31 板料应
6、力应变曲线是紧挨彼此不问退火条件。 这暗示锻炼条件的作用在应力应变曲线不是卓越的。 另一方面，提到表 2，它在锻炼以后被观察在某种程度上出产量(s)，最大拉伸强度(b)和 Vickers 坚硬减退，相背与机械硬化方次数和总伸长。 各向异性现象系数， 从拉伸测试得到的 AZ31 板料应力应变曲线。当退火温度是 500 或更高时，时间，但轻微地变动。 关于各向异性现象，高退火温度似乎更好。然而，因为氧化作用在高温紧挨熔点变得严厉，最适当的退火条件为 AZ31 板料，由于可实行性，在 450为 1 h。3 试点工作的冷拉深该实验的表现，以便调查变形负载，断裂的模式，低剂量辐射和厚度分布。 工作的一部
7、分，实验的工具，冷战拉深是显示在图 2 。直径模具腔 DD 是 20 毫米，及模具肩半径的 RP 是 4 毫米在任何情况下。直径邮袋 DP 的是 6 月 18 日毫米或一十八点八毫米产生两种模具间隙， 如表 3 所示。直径负值表的空白 d0 是 32 毫米或 33 毫米。 表 3 的测量工作部件的实验工具冲头直径，冲头半径，清除，毫米反相/毫米在 z /毫米十八点六二 0.7 十八点六五 0.7 十八点八二 0.6 十八点八五 0.6 随着退火温度和退火表 2 力学性能的az31 资产负债表后，退火机械/ 精神创伤和痛苦的 B / MPa 的总伸长率，各向异性硬化维氏参数 s/ 系数 指数，n
8、 硬度大，高压之前，退火二一四二七四17.6 1.33 0.14 61.6 450，1 小时一五六二四六 22.4 1.68 0.27 54.6 500 ，3 小时一四四二四九 23.3 1.18 0.24 不是衡量 550 ，1 小时一五三二五七23.0 1.23 0.24 不是衡量 88 杨联发，等铝/跨。有色金属会见。 SoC 的。中国18 （ 2008 ） 图 2 示意图的工具，配置冷深绘图先前的研究显示，该低剂量辐射的 az31 表与润滑剂的二硫化钼是高于同润滑剂铝油或聚四氟乙烯表 16 。 因此在实验中的空白持有人及模具以外的其他冲床一律 greased 由二硫化钼。先前的研究还显
9、示，该低剂量辐射为 az31 资产负债表将不会明显改变时，空白的持有人（的 BHF ）是超过 300 千牛，使一个初步的 BHF 的 1kn 是通过在拉深实验。 冷战深图纸进行了对银是- 250kn ，精确的普遍测试所产生的岛津公司。在制定过程中内存的测试动议率 1 毫米/秒和负载中风曲线自动记录所测试仪。后拉深，测量的厚度和杯高度进行了数字化微米，由该切片标本得出对称。4 有限要素模型 为了清楚地显示 AZ31 板料的非均质性的作用在冷的深冲压， FE 模仿在形成的过程进行使用一个明确动态代码 DYNAFORM。显示几何 FE 模型，仅几何四分之一塑造以相称限制采用由于 axisymmetr
10、ic 标本。 模型是一致的与实验性工具配置井，除了拳打是上部在 FE 模型。 在模仿板料空白假设是同类和不可压缩，但非均质性的在变形行为。 张力注重曲线实验性地获得如所显示使用作为模仿的物质模型。 为模仿需要的其他二个参量分别为弹性模数(E)和泊松比率()，设置是 210 GPa 和 0.33。 板料空白 E 模仿四分之一模型： (a)在滤网之前; (b)在捕捉以后由 0.1.0.2 分别捕捉毫米的壳元素，而拳打、模子和空白的持有人被塑造了作为刚性元素以摩擦系数 0.15， 0.05 和 0.05。 摩擦条件与那些基本上达成协议在深冲压实验。 5 次结果和讨论 5.1 破裂样式陈列合格和破碎的
11、标本。 某些杯子破碎在边缘半径，相似与普通的金属板; 然而多数杯子破碎在侧面墙在形成的阶段末期与裂缝有一个角度到被扭屈的标本15 的轴。 这是其中一个镁合金板料的卓越的特征在冷的深冲压。 5.2 LDR 图画比率由 Rd= D0/d 共同地表达， d 是被扭屈的标本的内在直径。图 4 ，以及形成的标本（ a ）和裂缝模式（二） 该路应该是平等的打孔直径 DP 的，如果春回，是不容忽视。低剂量辐射是一当标本是对濒临断裂。 所有的标本 d0 = 33 毫米（路= 33/18.8 = 1.76 ） 裂缝在拉深无论其退火条件列于表 1 。对于标本 d0 = 32 毫米（路= 32/18.8 = 1.7
12、2 ） ，所有标本退火与 400 裂缝;少数标本退火与 450 ， 1 h 后裂缝;更大的大多数标本退火与 500 ， 1 h 或 550 ， 3 小时裂缝在拉深，但所有标本退火与 500 ， 3 小时或 550 ， 1 小时获得成功。它可以得出结论认为，低剂量辐射的 az31 资产负债表是 1.72 根据目前的实验条件。以下讨论将集中于标本 d0 =三十二毫米退火与 450，1 小时，500 ，3 h 和 550 ，1 小时。 5.3 变形负荷图 5 表明，变形负载中风曲线 az31 在资产负债表冷拉深。它是指出，两个峰值出现时，模具关是小（z = 0.6 毫米），而相比之下，一个高峰时，这
13、是大（ z = 0.7 毫米） 。第一高峰期，或最高变形负荷出现在中风约 6 毫米， 这是结果的联合行动， “加强效应“ ，由于工作硬化和”软化效应“ 所造成的法兰萎缩，在拉深过程。 “软化效应”是主导事先向高峰期，而压倒后，使变形负载意味着某处在拉深过程。在另一方面，法兰得到较厚期间拉深过程和阻力流动材料进入模具型腔通过一小关（一十八点八毫米） ，然后获得较高，因此，更大的变形的负荷是必要的第二个高峰无可避免地出现。出于同样的原因，没有第二个高峰看来，如果死关是够大（例如 z = 0.7 毫米） 。这一调查结果表明，负荷可减少和低剂量辐射可以增加某个适当的增加模具的清关之用。 图 5 也显示
14、，冲床肩半径（反相= 2 毫米或 5 毫米）具有较强的影响，对第二个高峰比对第一高峰期。5.4 厚度分布在该实验的一大关键（如 z = 0.7 毫米），双方最大厚度在世界杯的优势和最小厚度在“ 危险区段” 附近冲头肩（这是因为所谓的断裂，往往那里发生）是大，显示在图 6 。原因之一可以说，虽然厚法兰是被迫进入模具腔，这是迫使获得更薄的和平等的，以模具关，如果弹簧回是被忽视，因此一大清关的结果将在更大的厚度在杯边缘。在另一方面，更大的手续可能会减少流动阻力的物质进入腔和拉力在“危险节”的经验，以致在一个小变形的厚度有。这意味着该的可能性骨折周围的力度肩膀可以减少与适当增加模具清关之用。然而，必须
15、指出的是，一个大模具关可能会导致严重的区别最高和最低厚度，或一非均匀应变分布的厚度。图 6 分布厚度应变从轴的标本（450，1 小时，d0 = 32 毫米） 的位置“危险区段” ，即最薄的位置，显然是受影响的力度肩半径不是模具手续。规模较小的冲头肩半径，“ 危险一节 “从轴的标本和更薄墙上的这一立场。这一结果可以解释这样一个事实，即小冲孔肩半径增加弯曲变形和流动阻力的材料正如上文所述。5.5 各向异性的影响模拟厚度在好的协议与实验数据（测试） ，显示在图 7 ， 表明，该有限元模型是不够准确。可以观察到的各向异性的结果在不同的厚度分布在不同的方向，0 ，45 和 90 。 在钣机图 8 各向异
16、性行为的厚度分布是： （a）450，1 小时（ = 1.68 ）;（b）在 550 ，1 小时（=1.23 ） 图高差在杯边缘，推导出各向异性行为（括号内的价值观得到了仿真）：（一）450 ，1 小时（ = 1.68 ）;（b）在550 ，1 小时（ = 1.23）更为明显比那些标本与 = 1.23（550 ，1 小时） 。在其他词，前者是很容易骨折在侧表面。图 7 的影响各向异性对厚度分布： （一）500，3 小时;（b）在 550，1 小时另一项杰出的效果，各向异性的是，这使材料流入模腔，在不同利率在拉深过程。这一结果在不同厚度在法兰（图 8）和 1 “抽穗期现象“ ，即不平衡的边缘杯标本
17、（图）。边缘不匀及厚度的非均匀试样 = 1.23 （450，1 小时）6 结论 1) AZ31 板料各向异性现象是卓越的在冷的深冲压，对 LDR 有害地冲击。 板料的各向异性现象在冷的深冲压可以通过锻炼消退，并且退火在温度 450 为 1 h 也许是更好的。 2) 破裂经常发生在侧壁与裂缝在某一角度到被扭屈的标本的轴。 这是明显地与那共同的金属不同。 3)半径而不是模子清除有对极小的厚度和它的地点的巨大影响。 变形装载和破裂可能性在边缘半径上可以减少以模子清除，但冒严厉不均匀的风险适当的增量在厚度发行。 4) AZ31 板料 LDR 在当前试验条件下是 1.72。为了增加板料的可成形性，应该集
18、中进一步研究在未加工的板料的物质物产的改善而不是于深冲压过程。 鸣谢 实验性和模仿工作在形成 Toyohashi 大学技术，日本的实验室材料被完成了。 本文的第一位作者希望承认实验室的支持以提供实验性材料，实验性工具和形成情况。 第一位作者也希望承认关心教导赞成。 2006 年时 MORI 肯ichiro，当举办研究工作作为一名访问学者在他的实验室。参 考：1 ELIEZER D，AGHION E，FROES F H。镁科学、技术和应用J。 先进的表现 Materials 1998 年， 5 (3) ： 201.212. 2 ABBOTT T， KAMAD S， KOIKE J， KDND H
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