基于DYNAFORM的AZ31镁合金零件拉深成形过程模拟与预测

摘要

自上世纪六十年代以来,世界各国学者专家就致力于有限元的理论和应用研究,为材料的成形提供了有力的分析工具。随着计算机技术的飞速发展,基于有限元方法原理的软件大量出现,并在实际工程中发挥着愈来愈重要的作用,随着有限元数值模拟技术的应用与发展,其高效性、经济性及可靠性越来越受到研究人员的欢迎与认可。
　　 本文基于板料成形有限元分析软件ETA/DYNAFORM,模拟研究了AZ31镁合金板材的拉深成形性能。首先通过单向拉伸试验获得了各温度下影响板料拉深性能的重要力学性能参数,如材料的应变硬化指数n值和厚向异性指数r值;同时获得了AZ31镁合金板材在各温度下的真应力应变曲线;通过模拟筒形件的温拉深成形试验,探索获得了适合镁合金板材温拉深成形的工艺参数;结合模拟结果研究分析了板料在拉深成形过程中所表现出的应力应变状态,并依此分析了材料在拉深成形过程中可能存在的缺陷及预防措施;最后将数值模拟结果同实验室条件下的拉深成形结果进行了比较。
　　 现有条件下研究结果表明:
　　 1)适合厚度为1mm的AZ31镁合金板材的成形工艺参数为:温度在150℃～170～C之间;凸模圆角半径在7mm左右,凹模圆角半径在7～11mm之间;凸、凹模间隙在1mm～1.75mm之间;压边间隙在1mm～1.3mm之间,与实验结果吻合;
　　 2)通过数值模拟预测分析了AZ31镁合金材料在拉深成形过程中的缺陷,并同实验室条件下的成形缺陷及成形能力进行了比较,两者具有很好的一致性。
　　 3)拉深成形模拟过程中,筒形件内部应变状态双向受拉时板料不易起皱。经分析,当成形件内部以压应变为主时,成形件容易起皱。通过对筒形件成形过程中的材料流动及应力分析了解到,材料的流动对筒形件内部应力具有决定作用,流动速度快的部分容易产生应力集中,筒形件口部是应力集中最明显的区域。
　　 总而言之,影响AZ31镁合金板材成形性能的因素有很多,通过有限元分析软件研究其对AZ31镁合金板材成形性能的影响机制及板料的成形条件方面具有很明显的优越性。