材料科学与工艺：AZ80镁合金板材快速气压胀形工艺研究
2022-05-12【作 者】崔令江;王刚;王宏伟;张晓蕾
【前 言】
超塑性气压胀形( SPF) 工艺具有成形速度慢、能耗高等缺点，限制了其大规模应用，近年，国外提出了应变速率大于 10－2s－1的快速塑性成形( Quick Plastic forming，QPF ) ，KULAS 等研究了AA5083 的 SPF 和 QPF 成 形 极 限 图［1］。 FＲANETOVIC 通过电镀处理模具解决了 QPF 加工时模具的粘铝问题［2］．KＲAJEWSKI 研究了润滑对 QPF成形性的影响及成形过程中的摩擦问题［3］，文献［4－5］研究了 QPF 与 SPF 在变形机理和断裂机理方面的类似和差异．吴泓毅、刘守法等指出位错蠕变将是降低气胀成形变形时间的可能变形机制［6－7］．王刚、崔令江等发现 AZ31 和 ZK60 镁合金板材的快速气压胀形时半球件的高度直径比均超过 0．5，且随着壁厚减薄，晶粒组织变细［8－10］．张治朋、张建凯的研究表明，QPF 可用于镁合金的正反向气压胀形和气胀微成形中［11－12］．目前，QPF工艺成功用于成形铝合金整体后舱门、引擎罩［13］和镁合金行李箱盖内面板［14］、航空仪表盘［15］等。
本文将以 AZ80 镁合金板材为研究对象，采用半球件自由胀形实验研究板材在不同温度和压强下的快速气压胀形能力，分析半球件和盒形件的壁厚分布规律，并对快速气压胀形过程的断裂模式进行研究，以期为镁合金的应用提供理论依据。
【摘 要】快速气压胀形是一种源自超塑性气压胀形的新成形技术,为获得AZ80镁合金板材的快速气压胀形成形性能,以挤压-冷轧加工的AZ80镁合金板材为研究对象,采用半球件自由胀形实验研究了1.0 mm厚板材在250~400℃和0.4~1.6 MPa下的快速气压胀形能力,分析了半球件和盒形件的壁厚分布规律,并对快速气压胀形过程的断裂模式进行了研究.研究结果表明,AZ80镁合金板材在350℃下具有良好的快速气压胀形能力,在350℃、0.8 MPa下的胀形高度可达38 mm,高径比达到0.95,并得到胀破高度、胀形高度与胀形时间之间的关系.在此基础上,进行了1.2 mm厚板材的盒形件快速气压胀形实验,得到高20 mm的轮廓清晰、表面质量良好的胀形件。
【结 论】
1) 快速气压胀形时，半球件胀形高度与变形温度和变形气压有关; 温度越高，胀形所需的气压越低; 在成形极限内，胀形气压越大，胀形高度越大。AZ80 板材的最佳胀形温度为 350 ℃，在0．8 MPa下恒压胀形 300 s 可获得 38 mm 的最大胀形高度。
2) 在相同温度、相同气压下胀形，半球件的胀形高度随着胀形时间的增加而增加，二者之间呈幂指数的关系。
3) 采用 1．2 mm 厚的板材在 350 ℃ 下胀形300 s 可胀形成功高度达 20 mm 以上的盒形件。
4) AZ80 镁合金气压胀形时的断裂为韧性断裂。
以下是正文：
