锰合金AZ31板材冲裁的可成形性.docVIP

锰合金AZ31板材冲裁的可成形性 目录 摘要 1 1、说明 1 2、在更高温度下的机械性能测试 2 3.1.在更高温度下的冲裁可成形性 3 3.2. 锥形杯突深冲极限值（CCV）测试 5 3.3. V形弯曲测试 7 4、综述 9 诚谢 9 参考文献 9 摘要 在目前的研究里面，锰合金AZ31板材在更高温度下的冲裁可成形性正在通过不同的试验进行研究。试验的结果显示，AZ31板材在室温下表现出较差的成形性能，但是这种成形性能能够在更高的温度下得到显著的改善。而且当AZ31板材在更高的温度下进行冲裁时，它的回弹性能也会降低。此外，在目前对锥形筒状数值测试性能显示，在400摄氏度一下存在一个最优的成形温度，且一个更低的成形温度可能运用在实际的成形工艺中。试验结果包含了在目前研究中为成形AZ31板材的冲裁模具设计提供基础。 关键词：锰合金AZ31板材；可成形性；高温性能。 1、说明 因为它具有重量轻和高的比强度，锰合金被广泛用于结构部件，尤其是在汽车工业[1]。尽管压铸已经成为主要的制造工艺，但是由于压力成形具有竞争性的生产效率和机械性能，所以它被认为是很有潜力的。在压力成形的制造工艺中，锰合金板材的冲裁成形对于薄壁结构零件的生产来说是非常重要的。 即使由于锰合金具有六方形的紧密结构，使得它在室温中通常出有限的可锻造性，但锰合金的机械性能还是能在更高的温度条件下得到改善[2-6]。然而，关于锰合金冲裁的文献资料并不是那么重要了，且锰合金的冲裁工艺也没有很好的发展到一个程度[7-12]。大量的锰合金已经用于制造结构零件了。对于压力成形来说，AZ31被认为是在目前最适合用来进行冲裁成形工艺的一种锰合金。 在目前的研究中，锰合金AZ31板材冲裁的可成形性正在通过实验的方法进行研究。从实验结果来看，锰合金AZ31板材具有的机械性能是在室温到400℃的一个温度范围内的。此外，AZ31板材的一些重要成形特性，如成形极限，锥形杯突深冲极限值，回弹和最小弯曲半径，也需要通过实验来测试。 2、在更高温度下的机械性能测试 对于研究一种板材金属的可成形性来说，应力-应变关系是基本的信息。因为锰合金在室温中表现出较差的可成形性，在目前的研究中，拉伸测试只能在室温到400℃的温度范围内进行。拉伸测试的样品是根据美国材料协会标准，由厚度为1.2mm的AZ31板材制成的。这些样品是沿着与旋转方向(0°)和45°角，以及横断面(90°)到旋转方向相符合的平面进行切割的。为了避免在样品的某个不希望的地方发生断裂，切割刃口必须是光滑的。 为了在更高的温度下进行拉伸测试，必须在MTS810测试机器上面安装一个加热炉。在进行测试之前，样品需要加热到100，200，300和400℃。在测试过程中，样品的温度必须保持恒定，直到样品被拉伸到失效。 图1中显示了由样品在三个不同方向的测试得出了AZ32在室温下的应力-应变关系。在图1中我们可以看到，样品在断裂之前只承受了很小的伸长变形。最大的伸长变形也不到20%。这说明AZ31在室温下具有较差的可成形性。因为三条曲线相互之间很靠近，所以我们也可以知道这种材料在室温下没有表现出明显的各向异性。为了显示平均的应力-应变关系，流动应力由公式=(σ0+σ45+σ90)/4计算得出，将每一个规则的应变绘制成应力-应变关系图。图2显示了在不同的温度下AZ31的应力-应变关系。在图2中可以清楚的知道，屈服应力会随着温度的升高而发生明显的下降。同样在400℃时样品的伸长率能达到58%。由图2可以确认的是，在更高的温度下，AZ31显现出非常好的可成形性。图2中也可以看出，随着实验温度的升高，加工硬化的影响变得没那么明显了。因为无论板材是均衡变形或者不是，通常认为加工硬化系数n是一个指数，更小的n值说明，对于AZ31板材来说，在高温下要在厚度方向获得不均衡的变形不是那么容易的。 从拉伸试验的结果中可推断出AZ31在室温下可能不能成形，但是只要板材一被加热到更高的温度，那么成形就变得可能实现了。 3.1.在更高温度下的冲裁可成形性 除了基本的机械性能之外，AZ31板材的冲裁可成形性也可以在更高的温度下进行检测。在目前的研究中，成形极限测试，锥形杯突深冲极限值测试，以及最小弯曲半径测试都能进行。这些测试结果显示了在板材金属成形工艺中的冲裁性能。 3.1. 成形极限测试 自从Keeler和Backofen[13]在1963年提出了成形极限图这个概念，在板材金属成形领域中很快被广泛采纳为断裂预测的标准。为了获得一个成形极限图，需要用一个半球形的冲头对不同宽度的板材金属样品进行拉伸测试。这些样品首先用电化学腐蚀成圆形网格，然后在被拉伸之后会变成椭圆形。在椭圆的主轴和副轴上测得的工程应变分别被称之为主应变和副应变。他们也是应变测量平面上的主要应变。 在目前的研