稀土镁合金变壁厚叶片成形工艺研究

【摘要】本文所研究的稀土镁合金叶片是某产品上的重要零件，该零件形状复杂、尺寸精度要求高、室温和高温性能都有较高要求。针对零件特殊的服役环境，结合轻量化的要求，本文采用Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr镁合金作为原材料。对于此类零件，目前国内通常采用预变形的毛坯直接进行机械加工的方式制造。这种制造方法材料和能源消耗大、生产成本高、同时难以满足产品性能方面的要求。因而，本文对镁合金叶片采用挤压成形方法进行加工。另外，针对叶片变壁厚的结构特点，在挤压成形前对原材料进行多向锻造预变形制毛坯。经过预变形后材料的组织得到充分的细化，从而保证了成形后零件各部位的组织和性能相接近。根据零件的结构特征，对成形工艺进行了分析并确定了合理的挤压件图。应用三维有限元数值模拟软件DEFORM对影响叶片挤压成形过程的若干关键问题进行数值模拟。通过数值模拟，获得了合理的模具结构参数，优化了模具结构。采用正交试验方法安排模拟实验，并根据模拟结果中的等效应变分布状态对挤压工艺参数中的变形温度、变形速度、摩擦系数进行优化，确定了镁合金叶片挤压的合理工艺参数。在上述优化的基础上分析了叶片挤压过程中载荷-位移曲线、金属流动的规律、成形后叶片等效应变分布以及模具的磨损情况。根据上述的研究，设计挤压模具，进行稀土镁合金叶片实验研究。试制出了符合性能与尺寸要求的品质均匀的构件。通过对叶片挤压工艺的研究，将有限元数值模拟分析技术和实际生产紧密结合起来，缩短了产品的研发周期，达到了提高材料利用率、提高零件的综合性能、降低成本的目的。为类似零件的生产以及相关挤压模具设计提供理论和实践依据。
【作者】任大为；
【导师】张治民；
【作者基本信息】中北大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】稀土镁合金；叶片；挤压；数值模拟；工艺试验；

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