鏈條聯(lián)接件的冷沖壓模具設(shè)計(jì)-級(jí)進(jìn)模含NX三維及8張CAD圖
鏈條聯(lián)接件的冷沖壓模具設(shè)計(jì)-級(jí)進(jìn)模含NX三維及8張CAD圖,鏈條,聯(lián)接,沖壓,模具設(shè)計(jì),級(jí)進(jìn)模含,nx,三維,cad
AZ31B鎂合金板材進(jìn)行重復(fù)單向彎曲過(guò)程的冷沖壓成形性
Lei Zhanga,b, Guangsheng Huanga,b, * , Hua Zhanga,b , Bo Song a,b
a 鎂合金國(guó)家工程研究中心，重慶大學(xué)，重慶400030，中國(guó)
b 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶大學(xué)，學(xué)院，重慶400030，中國(guó)
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文章信息
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文章歷史：
2010．4.11
收到修改2010.11.7
2010.11．28接受
2010.12網(wǎng)上可閱.
摘要
本文通過(guò)反復(fù)的單向彎曲（RUB）過(guò)程研究影響AZ31B鎂合金冷沖壓成形性能的因素。軋制方向傾斜基極的RUB處理鎂合金板材在室溫下的極限拉深比（LDR）可達(dá)到1.5。這也同時(shí)被手機(jī)外殼，可加蓋可由處理的AZ31B鎂合金板材在曲柄壓力機(jī)上成功地成形所證實(shí)。在室溫下的沖壓成形性的改善，可以歸結(jié)為紋理的修改，這一原因?qū)е铝溯^低的屈服強(qiáng)度，較大的斷裂伸長(zhǎng)率，一個(gè)較小的蘭克福德值（R值）和一個(gè)更大的應(yīng)變硬化指數(shù)（n值）。
@2010愛(ài)思唯爾B.V.保留所有權(quán)利。
關(guān)鍵詞：鎂合金板; RUB; 紋理; 沖壓成形性; 手機(jī)外殼
1 介紹
如今，以鑄造和壓鑄形成的鎂合金產(chǎn)品主要用于航空航天，汽車(chē)，民用家電等。塑料成型技術(shù)于鑄造和壓鑄相比，似乎更有吸引力，因?yàn)槠涓?jìng)爭(zhēng)的生產(chǎn)力和業(yè)績(jī)。塑料成型的制造工藝在鎂合金板材沖壓生產(chǎn)中主要用于薄壁結(jié)構(gòu)部件（小陳和小黃，2003）。然而，鎂合金板材在室溫下，由于其較強(qiáng)（0002）的基面織構(gòu)而呈現(xiàn)低延性，文學(xué)“（Doege和Droder，2001年）顯示。森和辻（2007）商業(yè)鎂合金板冷拉深的研究表明，軋制AZ31鎂合金板材在773 K退火時(shí)極限拉深比可達(dá)1.7。 Mori等人（2009）表明，兩階段的冷沖壓工藝也有助于鎂合金杯的成形。 Watanabe等人（2004）建議，可以通過(guò)減少在室溫下（0002）基面織構(gòu)從而改善鎂合金板材的延展性。通過(guò)減少（0002）基面的質(zhì)感（巖永等，2004），商業(yè)鎂合金板進(jìn)行的冷拉深極限拉深比可提高1.2至1.4。眾所周知的，等通道轉(zhuǎn)角擠壓（ECAP）是一種有效的獲得傾斜基底的質(zhì)地方法，從而改善signi?，“?cantly拉伸伸長(zhǎng)率（Kim等，2003）。但它很難擠壓制造薄板。最近，據(jù)報(bào)道，軋制鎂合金板材橫軋輥（千野忠男等人，2006年）和不同的速度滾動(dòng)（DSR）的過(guò)程（X的黃等，2009）可以獲得一個(gè)平鋪的紋理，具有較高的鎂合金板材沖壓成形性能及較正常的軋輥。因此重要的是提高性能在室溫下廣泛使用的鎂合金板材的基面織構(gòu)改變或削弱。
由Dow Magnesium編著的關(guān)于成形加工的舊版本ASM金屬手冊(cè)（1969）中提到了“特殊板材的彎曲”晶體質(zhì)地彎曲的板材比傳統(tǒng)AZ31鎂板有更好地成形性能。。
先前的研究（高盛黃等，2009）發(fā)現(xiàn)，RUB過(guò)程也提高鎂合金板材的拉伸成形削弱張基面織構(gòu)。Rub板材的埃里克森值signi?¨?cantly冷軋鎂合金板材的比較從3.53上升到5.90。然而，到現(xiàn)在為止，然而，到目前為止，很少有研究人員做過(guò)研究冷沖壓成形的鎂合金板材的努力。冷沖壓產(chǎn)品，如筆記本電腦和手機(jī)，外殼，也尚未在其他案例中有過(guò)調(diào)查。因此，重要的是通過(guò)研究鎂合金的冷變形特性，從而建立對(duì)鎂合金冷成形工藝的基本知識(shí)。
在本文中，進(jìn)行的研究是在室溫下用由RUB處理的AZ31鎂合金板材進(jìn)行單向拉伸，深拉伸及冷沖壓成形一個(gè)手機(jī)外殼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)RUB板金進(jìn)行與參考鈑金的性能比較。
2 實(shí)驗(yàn)材料和程序
2.1 實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備
實(shí)驗(yàn)中使用商業(yè)厚度為0.8毫米的AZ31B鎂合金板材，切成1000毫米×100毫米（長(zhǎng)×寬）件。圖1顯示了RUB進(jìn)程的示意圖。圓柱支撐的半徑為1毫米和彎曲角度為90?。鎂合金板材彎曲在一個(gè)圓柱形的支持下不斷以恒定的速度v通過(guò)六通彎曲，這表示有六個(gè)彎曲行動(dòng)都在2個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)上。這意味著，每個(gè)彎曲傳球后，板上繳，并在未來(lái)改變通過(guò)彎曲的方向。處理板在533 K溫度退火60分鐘，然后進(jìn)行拉伸，深拉伸，冷沖壓手機(jī)外殼的調(diào)查。
圖1 單向拉伸示意圖
以往主要研究（宋等，2010;黃等，2010）AZ31鎂合金板材經(jīng)歷RUB處理的微觀結(jié)構(gòu)和紋理演變。對(duì)于原始板，晶粒都是完好的。鎂合金板材進(jìn)行退火260后rub，其表面附近的晶粒明顯增長(zhǎng)，而在中部地區(qū)的有小的增長(zhǎng)。兩個(gè)狀態(tài)的板的平均晶粒尺寸幾乎是相同的。圖2顯示{0002}極圖的兩個(gè)狀態(tài)表。常規(guī)板表現(xiàn)出很強(qiáng)的基面織構(gòu)，其中的大部分晶粒由他們{0002}基面平行的板材軋制平面進(jìn)行導(dǎo)向。相比之下，盧布處理板表現(xiàn)出與正常方向成大傾角的C軸的朝向RD的朝路，從而削弱板料的基礎(chǔ)紋理。
圖2 {0002} 常規(guī)板板和處理板的極圖 (a) 常規(guī)樣本, 最大密度 = 8.66; (b) RUB 樣本, 最大密度 = 7.31.
2.2 單向拉伸實(shí)驗(yàn)
拉伸試驗(yàn)試樣的平行長(zhǎng)度為57毫米，寬度為12.5毫米和厚度為0.8毫米。標(biāo)本切以與軋制方向成0?（RD）和45°和90?（TD）角度。在測(cè)試前，所有標(biāo)本用砂紙打磨，去除標(biāo)本不受歡迎的位置，以避免??誘發(fā)斷裂的主要?jiǎng)澓邸?用CMT6305-300千牛試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，初始應(yīng)變速率為3×10-2 S-1，主要進(jìn)行力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的審查。應(yīng)變硬化指數(shù)值（n值）由冪辭定律（σ=k）在ε=15％的均勻應(yīng)變拉伸試驗(yàn)條件下獲得數(shù)據(jù)。蘭克福德值（R值），R= εw/εt,其中εw和εt分別表示在拉伸試樣的橫向和厚度方向的變形，統(tǒng)一在塑性變形ε=15％條件下在標(biāo)本上進(jìn)行測(cè)量。
2.3 極限拉伸比（LDR）的測(cè)試
為評(píng)估AZ31鎂合金rub板材加工的深拉伸性能，極限拉伸比（LDR）在600千牛液壓機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，檢查在室溫下材料的沖壓成形性能。原理圖和模具的幾何尺寸如圖 3和表1所示。鎂合金板材分別被加工成各種直徑尺寸，用線切割加工圓形標(biāo)本。拉深前，所有圓形的標(biāo)本應(yīng)砂紙打磨，以避免他們的裂紋。特別采用定位環(huán)固定標(biāo)本。緊緊按調(diào)整彈簧可以讓剛性壓邊圈對(duì)模具提供充分的壓邊力。壓邊圈和模具均進(jìn)行均勻潤(rùn)滑油。而沖頭不潤(rùn)滑。
圖3 模具的原理圖
表1 實(shí)驗(yàn)中使用的沖床和模具參數(shù)。
凸模直徑d p
(mm)
凸模圓角半徑rp(mm)
模具間隙,z(mm)
凹模圓角半徑
r d(mm)
50
5
128
9.1
2.4 冷沖壓手機(jī)的外殼
這些實(shí)驗(yàn)中原始片材和RUB處理的AZ31鎂合金片材的厚度為0.6 mm，手機(jī)外殼制造采用三套沖壓模具：落料模，拉深模和沖孔模具。相比于落料、沖孔模,拉深模的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的。拉深模具的主要參數(shù)如下:凸模圓角半徑rp = 1mm;凹模圓角半徑rd = 2mm;模具直壁間隙為 C = 0.6mm;模具角落間隙為 C = 0.66mm。三組模具由曲柄壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)并依次完成落料、拉深和沖孔過(guò)程。
圖4 原始樣本和RUB處理樣本在RD,45?和TD(RD,軋制方向;
TD,橫向方向) 拉伸方向下的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖
3 結(jié)果
3.1 力學(xué)性能
圖4顯示了原始樣本和RUB處理樣本在RD,45?和TD(RD,軋制方向;TD,橫向方向) 拉伸方向下的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。相比于原始標(biāo)本,RUB加工樣顯示出更大的平面各向異性的拉伸變形,以及在真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的開(kāi)始階段可觀察到顯著的差異。拉伸試件在RD,45?和TD拉伸方向經(jīng)過(guò)拉伸后均表現(xiàn)出更強(qiáng)的加工硬化效果。屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率如圖5所示。在拉伸方向上拉伸的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于原始標(biāo)本和RUB加工標(biāo)本幾乎是一樣的,然而RUB加工標(biāo)本尤其在RD方向上的屈服強(qiáng)度明顯低于原始標(biāo)本。這些結(jié)果表明,RUB過(guò)程對(duì)于屈服強(qiáng)度有很強(qiáng)的影響而而抗拉強(qiáng)度沒(méi)有。此外, 相比那些原始標(biāo)本， RUB試件在RD,45?和TD拉伸方向上斷裂伸長(zhǎng)率均較高,尤其RD上增加最大，有從19.2%增加到26.7%。這些主要是由于RUB加工硬化處理較強(qiáng)的效果,有助于提高斷裂伸長(zhǎng)。因此，沿RD方向的C軸大傾角可以降低屈服強(qiáng)度但提升了有助于提高平均伸長(zhǎng)率的加工硬化效應(yīng)。
原始標(biāo)本和RUB加工標(biāo)本的R值和N值如圖6所示。相比于原始的標(biāo)本,RUB加工標(biāo)本特別在RD方向上顯示出一個(gè)小得多的R值和一個(gè)更大的N值，變化分別為從2.15減少到0.92,從0.20到增加0.29,分別。原始標(biāo)本和RUB處理樣本R值和N值間的差異隨著拉伸角度的增加而變小。相比于那些原始標(biāo)本，RUB樣本的平均R值從2.45下跌到1.36,N值從0.175上升到0.225。R值的減少表明塑性變形中厚度方向更容易降低或增加。此外, 斷裂伸長(zhǎng)率高提高的主要原因可歸結(jié)于較高的可導(dǎo)致較低應(yīng)變局部化敏感性的N值。
圖5 (a)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度, (b) 原始標(biāo)本和RUB處理樣品在RD、45和TD拉伸方向上的斷裂伸長(zhǎng)率。
圖6 原始標(biāo)本和RUB處理標(biāo)本在RD,45,TD拉伸方向上R值和N值。
3.2 LDR
拉伸比(DR)通常由RD= d0/dp進(jìn)行表示,其中d0和dp分別為毛坯的直徑和凸模的直徑。另外，LDR在標(biāo)本斷裂的邊緣進(jìn)行測(cè)量。
圖7顯示了原始標(biāo)本和RUB加工標(biāo)本在DR= 1.5的冷拉伸杯。破碎的標(biāo)本在穿孔的肩部,和延深度只有7.2毫米。然而,吸引一杯RUB加工標(biāo)本顯示了較好的亮相延深度11.8毫米。相比于經(jīng)標(biāo)本,RUB加工標(biāo)本顯示更好的沖壓成形性。這些主要是由于RUB加工標(biāo)本與瓷磚的紋理,有助于增加延深度。如果圖畫(huà)深度到了14.8毫米,斷裂發(fā)生在邊緣的法蘭在拉深RUB加工標(biāo)本。楊等(2008)調(diào)查顯示在圖模具。8(a),迫使沒(méi)有應(yīng)用到邊緣使用平壓邊。應(yīng)用到邊緣的力量甚至在穿過(guò)模具的角落這有一個(gè)環(huán)形投影在中間階段的深拉圖8所示(b)(Mori和Tsuji,2007)。此外,鎂合金片材,斷裂發(fā)生在頂部的杯期間為原料經(jīng)過(guò)模具半徑。那些以前的觀測(cè)指出,相比鋁合金表(包括AA2024、6061、7075),鎂合金表現(xiàn)出較差的彎曲延性源于他們強(qiáng)烈的各向異性和機(jī)械平面內(nèi)拉強(qiáng)度不對(duì)稱(chēng)性的兩個(gè)側(cè)面彎曲空白(阿格紐等人,2006)。環(huán)形投影平面在邊緣的法蘭有助于提高不屈的延性板在模具角落。圖9顯示了冷深繪制。
圖7 DR=1.5時(shí)不同拉伸深度條件下原始樣本和RUB處理樣本的冷拉伸杯
圖8 不同壓力條件下邊料通過(guò)模具轉(zhuǎn)角: (a) 沒(méi)有壓邊力;(b) 有壓邊力。
圖9 有壓邊圈的帶卷邊的冷拉伸杯的環(huán)形投影。
圖10 顯示了厚度的壓力角度為0?(RD),45?和90?(TD)滾滾而來(lái)的方向的冷深杯吸引RUB加工標(biāo)本。底部的曲線代表的這個(gè)部分杯角落。盡管不同的熱阻在
三個(gè)方向,價(jià)值觀杯上大致相同。眾所周知,壓力的箍方向在法蘭的杯導(dǎo)致增厚深期間。處理的片材RUB傾斜基底紋理,厚度應(yīng)變可以由基底到頂部。
圖10 ?= 1.5時(shí)的拉伸杯的壁厚應(yīng)變分布。
3.3 冷沖壓外罩的手機(jī)
初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,RUB過(guò)程有著重要的影響在沖壓成形性對(duì)鎂合金表。圖11顯示了結(jié)果的冷沖壓外罩的手機(jī)。原始標(biāo)本被吸引,但是沒(méi)有成功圖11所示(一個(gè))。它可以發(fā)現(xiàn),核心部分穿孔的肩部打破了以往的法蘭的標(biāo)本是完全拖進(jìn)模具型腔。而RUB加工標(biāo)本是吸引成功的關(guān)鍵,部分穿孔的肩部和法蘭是優(yōu)秀的,如圖11所示(b)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,RUB過(guò)程改進(jìn)的膚淺的成形鎂合金的片材。此外,當(dāng)然,手機(jī)軸承座可獲得成功的在曲柄壓力機(jī)使用RUB加工AZ31冷的標(biāo)本沖壓工藝。
圖11 手機(jī)軸承座的冷沖壓結(jié)果:(a)原始樣品;(b)RUB加工標(biāo)本。
4 討論
黃坤文等人(2009)揭示了機(jī)械性能和拉伸成形鎂合金的片材傾斜基底紋理所獲得的RUB過(guò)程改進(jìn)的室溫。阿格紐和D小池百合子等(2003)指出鎂合金表與很強(qiáng)的基底紋理,寬度應(yīng)變可以生成棱鏡滑倒,而厚度應(yīng)變所產(chǎn)生的金字塔的滑雙生。因此,這導(dǎo)致了高于保溫和窮人變形能力的板變薄的片材工作的黃坤文等人(2009)。相比之下,厚度緊張的鎂合金片材,傾斜基底紋理所獲得的RUB過(guò)程,可以由基底< >單,較少產(chǎn)生于保溫。這是普遍期待,高值忙表成型,將會(huì)導(dǎo)致更高的限制LDR率(李,1984)。然而,RUB加工表具有較低的r值和更好的室溫。結(jié)果表明,r值之間的關(guān)系及板材的成形性的鎂合金應(yīng)解釋為以不同于通常是為立方金屬做的。較低的r值意味著增大的趨勢(shì)在厚度應(yīng)變,并支持的可成形性吸引杯角落。以前的研究(程等人2007年;伊等人,2010)也得出同樣的結(jié)論,但回火性之間的關(guān)系和較低的r值是不清楚的,還需要進(jìn)一步研究。據(jù)報(bào)道,片材和受人青睞的紋理,< >基底滑表現(xiàn)出優(yōu)越的成形性在這兩個(gè)拉伸成型(G.S.黃等人,2009)和深(程等人,2007)。因此,鎂合金的成形性片材可以改善RUB過(guò)程削弱基底的質(zhì)地的表。相比獲得的床單，處理表盧布埃里克森值從3.53上升到5.90，最多增加67％。的LDR擦處理表可以達(dá)到1.5，1.2，這是奇諾等其他研究證明。 （2006年），在室溫下。盧布處理表埃里克森值較大是由于較大的n值和較小的r值，提高能力的過(guò)程中形成的伸展變薄表。收到張，成形性是較低的，可能是由于其規(guī)模較小的均勻延伸率和右值較大，這限制了在拉深X的黃等（2009），在法蘭厚度增加伴隨著塑性變形。然而，盧布處理表展出，因?yàn)閮?yōu)良的深沖性和較大的均勻伸長(zhǎng)率r值較低。擦在室溫下處理張優(yōu)越的成形性，在目前的研究還表明，通過(guò)沖壓手機(jī)外殼，成功地在曲柄壓力機(jī)。
5 總結(jié)
本次研究通過(guò)拉伸試驗(yàn)，拉深試驗(yàn)和手機(jī)外殼的冷沖壓試驗(yàn)來(lái)研究AZ31B鎂合金板材的成形性能，研究結(jié)果表明：與原始板料相比，RUB 處理板材表現(xiàn)出較低的屈服強(qiáng)度，較低的屈服比，一個(gè)更大的斷裂伸長(zhǎng)率，較小的蘭克福德值（R值），一個(gè)更大的應(yīng)變硬化指數(shù)（N-值）和卓越的拉伸成形性。室溫下RUB處理樣本的LDR可達(dá)到1.5。經(jīng)核實(shí)，鎂合金板材通過(guò)RUB處理可獲得一個(gè)傾斜的紋并因此在室溫下具有良好的成形性能。這些事實(shí)也被用RUB加工AZ31B板材制造的手機(jī)外殼可在曲柄壓力機(jī)成功成形所證實(shí)。
鳴謝
衷心感謝中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目50504019號(hào)，國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目。2008bb4040劍橋秘書(shū)證書(shū)考試和科技項(xiàng)目重慶劍橋秘書(shū)證書(shū)考試項(xiàng)目2008aa4028的支持。
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