镁合金板料拉深技术现状摘要:镁合金是目前工程应用中最轻的结构材料,具有铝、钢铁等材料不可替代的优异性能。目前镁合金的主要成形工艺是重力铸造和压铸,而由于塑性加工方法制备的工件具有更加优良的力学性能,因而利用塑性变形方法制备镁合金工件展现出了光明的前景。板料冲压成形是材料加工最完善的加工方法之一,因此对镁合金板料的冲压性能及其工艺的研究具有十分重要的意义。介绍了镁合金的塑性变形特点,冲压工艺中的拉深技术在镁合金板料成形中的应用,研究现状以及发展前景。关健词:镁合金板料;拉深成形;冲压成形1引言金属镁及其合金是迄今在工程中应用最轻的结构材料,镁合金具有独特的性能和优点,如比强度大、比刚度高、导热性能好、减震性好、高电磁屏蔽性及良好的加工成形性,被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”,成为汽车、摩托车等交通工具,以及计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工和军事等行业的重要选材。随着人们对能源和环境的日益关注,镁及镁合金的应用正在受到前所未有的关注。板料冲压成形是现代工业中最完善的金属材料加工方法之一,而且采用压力加工方式生产的镁合金零件比用铸造工艺生产的零件机械性能好,并且在薄壁件的生产上占有一定的优势。但纯镁及大部分镁合金均为密排六方晶体结构,常温下塑性较差,因而大大限制了镁合金板料的应用。相关研究表明,变形镁合金在加热条件下塑性明显提高,冲压性能变好。本研究以AZ31B镁合金板料为研究对象,分析成形温度对镁合金板料成形性能的影响。2镁合金变形特点金属镁及其合金是目前工程应用中最轻的结构材料,用镁合金代替传统的材料不仅可以大大减轻结构的重量,而且能显著的增强其散热能力和抗震能力,另外用镁合金做的电器外壳能有效的减轻电器对人体及周围环境的电磁辐射危害。目前,大多数镁合金产品是通过铸造方式获得(包括传统的铸造、压铸工艺和新型的半固态铸造等工艺)。随着镁合金研究热潮的到来,对镁合金成形工艺的研究,尤其是利用塑性变形成形工艺的研究开始得到重视。与铸造工艺相比,经塑性变形(挤压、轧制、锻造等)后的材料组织得到细化,铸造缺陷消除,产品的综合性能大大提高,比铸造产品有更高的力学性能。变形镁合金有望成为本世纪新型的高性能材料AZ31合金的塑性较好,强度适中,成为目前研究镁合金板料性能的主要材料。Hasn-wilfriedWagener对AZ31的研究显示,在室温条件下,镁合金板料虽然无法进行较大程度的变形,但可以用于制备高质量的浅板形工件。TakudaH等人发现镁合金的拉深成形能力随着温度的升高而显著提高。当把AZ31镁合金板料拉深温度提高到250℃左右时,板料具有较好的可拉深性。图1是不同温度下进行杯突实验得到的结果,它显示随着温度升高,杯突高度增加,在温度达到200℃时,杯突高度的增加幅度最大。当温度达到400℃时,杯突的高度与300℃时的基本相同。杯突形状显示出当温度高于300℃,合金板料的变形不再均匀。板料的性能(如各向异性指数,硬化指数等)对拉深工件的质量有重要影响。研究表明,对于AZ31合金板料,在与轧制方向成不同角度(0°,45°,90°)方向上取试样进行拉伸实验,室温条件下得到的拉伸曲线基本一致(如图2所示),同时也显示出其延伸性能较差。从图2可知,室温下,AZ31板料的各向性能差别较小。而在不同温度下进行的拉伸实验表明,随着温度升高,材料的强度下降(如图3所示),伸长率明显提高。因此采用加热拉深的方法来加工镁合金板料是一个可能的方法。图1不同温度时杯突实验结果图4给出了Az31板料在不同温度下的极限拉深图形,从图4可以看出,对于AZ31板料而言,温度的影响极其明显。在室温下,工件的拉深高度只有13mm,而当拉深温度为225℃时拉深件高度为75。图5是Az31和AlMg5Mn两种材质的材料在不同温度下的拉深极限值分布。从图5中可以看出,极限拉深比值与温度之间并非线性关系,AZ31的拉深极限最大值出现在225℃左右,当超过这个温度时,随着温度升高,极限拉深比值下降。从两种材料在不同温度下成形性能的对比可以看出,温度对铝合金的成形性能影响较小,而对于镁合金的成形性能的影响极大。图2AZ31板料室温各向异性实验结果图3A231板料在不同温度下的拉伸曲线图4AZ31B-O板料在不停温度时矩形工件拉深...