镁合金带内环筋筒体挤—旋成形金属流动研究

【摘要】镁合金是装备轻量化的最佳用材，内腔带筋零件是轻量化的典型结构。目前镁合金带内环筋筒形件主要采用铸造方式生产,但其性能低，缺陷不可避免。带浅环筋的筒形件内强力旋压工艺虽已取得一些进展，但可旋的简体直径小，筋很浅，难于满足现实需要。论文针对带内环筋筒形件结构特点，结合镁合金塑性变形特性提出了相应的挤旋成形工艺。采用该工艺成形的带内环筋零件具有整体结构、大口径和高筋等特点。在解决了以往强力旋压成形过程中成形力大，内筋成形和模具脱模困难等难题的基础上重点研究挤旋成形过程中的金属流动规律。该工艺可为该类零件工艺设计提供有价值的参考。分析挤旋工艺原理，设计了相应的挤旋模具装置。该模具装置中对挤旋过程起主要作用的是挤旋轮，挤旋轮是影响成形的关键，决定金属的流动和筋的成形高度。本文设计了三种不同的挤旋轮。以Deform有限元数值模拟软件对三种挤旋轮进行挤旋过程的模拟分析。通过分析模拟结果中三种挤旋轮的挤旋效果和挤旋轮受力情况最终确定挤旋过程应用两种挤旋轮两道次挤旋。模拟结果显示，使用两种挤旋轮两道次挤旋成形的工件明显优于每种挤旋轮单次挤旋效果。更换挤旋轮两道次挤旋工艺确定后，结合金属流动理论模拟整个挤旋工艺过程中的金属流动情况。通过等效应力和等效应变云图、挤旋过程中某一点的应力应变追踪和挤旋过程的损伤值变化情况来说明金属成形内环筋的过程其实就是金属向内筋方向流动的过程。通过模拟不同的坯料温度、径向进给率和挤旋轮转速条件下的挤旋过程，分析这些情况下的等效应力、等效等变和所受载荷情况。最后提出工件在350℃左右时金属受力和变形均匀，可以成形质量较高的工件，当挤旋轮径向进给率为0.75mm/s时，不但挤旋效率不低而且挤旋力也不高，挤旋成形相对稳定,不会因进给率过大而产生轮前堆料现象。当挤旋轮绕主轴转速为3.5rad/s时，不但可以提高生产效率而且可以提高筒形件挤旋成形处内表面质量。减少了波纹状缺陷的产生。
【作者】杜九汪；
【导师】王强；
【作者基本信息】中北大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】镁合金；挤旋；内环筋筒形件；DEFORM数值模拟；

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