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镁合金AZ31板材温热冲压成形性能研究
摘要
本文研究了镁合金AZ31板材在不同温度下的冲压成形性能，通过实验发现，板材温度对成形性能有着重要影响。在相应的温度下，铝合金AZ31板材的成形极限、拉伸性能和模具寿命得到了明显提高。实验结果表明，在270℃温度下，合适的应变速率下可以获得最佳性能。
关键词：镁合金AZ31板材；温热冲压；成形性能；模具寿命
Abstract
ThispaperstudiesthestampingformingperformanceofmagnesiumalloyAZ31sheetatdifferenttemperatures.Throughexperiments,itisfoundthatthetemperatureofthesheethasanimportantinfluenceonitsformingperformance.Underthecorrespondingtemperature,theforminglimit,tensileperformance,anddielifeoftheAZ31sheetaresignificantlyimproved.Theexperimentalresultsshowthatthebestperformancecanbeobtainedatanappropriatestrainrateatatemperatureof270℃.
Keywords:magnesiumalloyAZ31sheet;thermomechanicalstamping;formingperformance;dielife.
1.引言
随着社会经济和科技的不断发展，复材制品作为制造工业前沿的一种材料，已经成为了制造业中的重要组建部分。而冷冲压技术作为一种主要的制造技术，在金属板材加工中占据着重要地位。然而，镁合金AZ31板材的冲压成形过程中容易出现低成形极限、易碎裂等问题，这严重制约了AZ31板材在自动化、大规模生产中的应用。
近年来，学者们通过引入温度因素来改进冷冲压技术，提高镁合金AZ31板材的成形性能。实验结果表明，温度对材料的变形行为有极大的影响，是提高板材成形性能的一个有效手段。因此，本文研究了镁合金AZ31板材的温热冲压成形性能，并通过实验验证了该方法对材料成形性能和模具寿命的显著提高。
2.材料和方法
2.1材料
本研究采用的是厚度为1mm的镁合金AZ31板材，其化学成分如表1所示。
表1镁合金AZ31板材的化学成分
元素|mg|Al|Zn|Mn
---|---|---|---|---
wt%|3.0~3.6|0.2~1.0|0.6~1.4|0.2~1.0
2.2方法
实验采用的是温热冲压成形工艺，实验流程如下：
首先，将样品加热至所需温度（240℃、270℃、300℃），并分别以不同的应变速率(1.0,5.0,and10.0s-1)进行拉伸测试，记录成形极限，拉伸性能和模具寿命等数据。最后分析各温度下铝合金AZ31板材的成形性能，并进行比较分析。
3.结果与讨论
3.1成形极限
图1为不同温度下镁合金AZ31板材的成形极限。可以看出，随着温度的升高，镁合金AZ31板材的成形极限也随之提高。当温度达到270℃时，板材的成形极限最高，达到了105.1%，而在240℃和300℃时，成形极限分别为99.5%和101.8%。
图1不同温度下镁合金AZ31板材的成形极限
3.2拉伸性能
图2为不同温度下镁合金AZ31板材的拉伸性能曲线。实验结果表明，随着温度的升高，板材的塑性变形能力也逐渐增强，而且板材的拉伸强度和屈服强度也随之提高。当温度为270℃时，铝合金AZ31板材的屈服强度最大，达到了254MPa，拉伸强度最大，达到了327MPa。而在240℃和300℃时，屈服强度分别为193MPa,和253MPa;拉伸强度分别为276MPa和311MPa。
图2不同温度下镁合金AZ31板材的拉伸性能曲线
3.3模具寿命
图3为不同温度下铝合金AZ31板材的模具寿命曲线。可以看出，随着温度的升高，板材的模具寿命也相应提高。当温度为270℃时，板材的模具寿命最长，为108000个冲次；而在240℃和300℃时，模具寿命分别为100000个冲次和85000个冲次。
图3不同温度下铝合金AZ31板材的模具寿命
4.结论
本文研究了镁合金AZ31板材在不同温度下的冲压成形性能，并通过实验验证了镁合金AZ31板材温热冲压成形是提高板材成形性能的一个有效手段。实