AZ31B镁合金板材冲压成形性能研究及改善

摘要

镁合金具有密度低、比强度高、电磁屏蔽能力强等优点，已经作为新型的结构材料广泛地应用在航天航空、交通工具、电子通讯等领域。镁合金冲压产品较铸造产品具有更广阔的应用前景。本文以AZ31B镁合金板材为研究对象，通过单向拉伸试验、杯突试验、swift圆筒拉深试验、弯曲试验和成形极限图试验分析得出了一系列具有重要参考意义的镁合金板材冲压成形性能数据。并且从提高材料性能和改善冲压工艺两方面入手，分别进行了轧制工艺优化试验和板料实物冲压试验。 通过一系列板料冲压成形性能试验发现，镁合金板材的应变硬化指数最低为0.18，通过改进轧制工艺可达到0.2以上；铸锭单向轧制板材的塑性应变比为1.29，交叉轧制的板材的r值为1.59，而挤压轧制后板材的塑性应变比可达1.7；抗拉强度在270MPa以上，延伸率可达16％；镁合金板材的平均杯突值为4.57mm；室温下极限拉深系数为0.77~0.80，在坯料和凹模加热至200~210℃，冲头加热至70~80℃情况下，其极限拉伸系数为0.39~0.40；最小相对弯曲半径约在4.7~5.0；室温下热轧镁合金板材的成形极限图水平较低，其FLD0约在12％左右。 通过锭锭轧制和挤压轧制工艺实验发现，虽然挤压轧制工艺对成品板材的抗拉强度和延伸率的提高幅度不大，但由于挤压加工具有温降小、变形量大、强烈均匀的三向压应力状态等优点，因而挤压板坯较热轧板坯而言具有组织均匀细小、高强度和高延伸率等优点。采用挤压开坯再进行温轧和冷轧的轧制工艺可以显著提高轧制的成品率，减少轧制时间，提高生产率。而采用交叉轧制工艺较单向轧制工艺而言，可明显提高成品板材的屈服强度、抗拉强度和塑性应变比，减小板材的各向异性。 此外本文以0.8mm厚薄板为材料进行了杯形件的实物冲压试验，探索了压边力、成形温度和冲压深度等工艺条件对镁合金板材冲压结果的影响，并在此基础上自行设计了一套手机外壳生产模具及工艺，成功生产出了质量完好的镁合金手机外壳。