收稿日期:2005-08-06
第一作者简介:陈 林(1982-),男,安徽宣城人,重庆大学材料学院硕士研究生,主要研究方向为变形镁合金冲压成形研究。
AZ31B 镁合金板材冲压成形性能研究
陈 林,汪凌云,卢志文
(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)
摘要:由于镁合金板材的冲压产品具有较好的力学性能和表面质量而成为镁合金材料应用的一个趋势。然而,目前它的许多成形性能参数尚未研究,这也影响了镁合金冲压成形工艺的设计。为了研究镁合金薄板的冲压成形性能,试验得到了一些成形性能参数,并为镁合金冲压成形的有限元模拟提供了重要的试验参数。关键词:镁合金;冲压成形性能;应变强化指数;厚向异性系数
中图分类号:TG1467.22 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2006)01-0031-04
Research to property of AZ 31B magnesium alloy sheet drawing
C HEN Lin,WA NG Ling 2yun,LU Zhi 2wen
(College of Ma ter ials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China)
Abstr act :Product of drawn magnesium allo y sheet will be a trend of the use of it because o f i t .s excellent mechanic pro perty.How 2ever ,many parameter of forming property of o f magnesiu m haven .t been researched,and it impede seriously the stamping forming en 2geering.In this paper,so me typical experiment w as studied and so me importan t parameters have been concluded.These result can al 2so be the essential parameters that used in finite element simulatio n of s tamping forming o f magnesium alloy.
Key wor ds :mag nesi um alloy;stamping formability;wo rk-hardening exponential;the coefficien t of normal aniso rtopy
镁合金是结构材料中密度最低的金属,具有比强度高、刚度好、电磁界面防护性强等特点,被誉为
/21世纪绿色工程金属结构材料0,在航空航天,汽车、电子信息、民用家电等领域均已得到广泛的应用,并且具有广阔的应用前景和开发潜力。变形镁合金由于优异的性能以及在不同领域的特殊用途,使其成为镁合金材料研究与开发领域中不可缺少的一个组成部分。镁合金热冲压成形性能与钢板、铝板在室温下的冲压性能相近。采用板材的冲压成形工艺成形的零件具有较好的力学性能和表面质量。因此镁合金板材的冲压成形性能和工艺的研究是扩大镁合金应用的关键所在。
目前,关于镁合金板材特别是薄板冲压工艺的研究报道不多。本文通过试验研究了变形镁合金AZ 31B 的薄板(厚为0.8mm)的冲压成形性能,并分析得到了一些具有使用价值的数据。1 试验材料和试验方法
(1)常温力学性能试验
试验中所用材料为AZ31B 合金板材,厚度0.8mm 。为显示工艺方法对性能的影响,采用单向轧制和交叉轧制的板材进行试验。试验目的是为了测定材料常温下的力学性能参数。涉及到的与板材冲压成形性能有关的参数有屈服强度、抗拉强度、伸长
率、应变强化指数和厚向异性指数[124]
。试验过程依照GB P T228-20025金属材料室温
拉伸试验方法6进行[5]
。试验时分别在板材的轧向(RD)、横向(TD)和45b 方向取样(如图1)。
(2)弯曲试验
试验用厚为1.5mm 的热轧板。按照G B P T232-19995金属材料弯曲试验方法6标准规定的试样标准和试验方法进行了弯曲试验,以测定板材的弯曲试
312006,Vol.34,l 1轻 合 金 加 工 技 术L A FT
图1板材拉伸试样取样示意图
验性能[6]。
(3)冲压试验
为考察薄板的冲压性能,对薄板进行了实物冲压试验。由于杯形件拉伸是板料拉伸成形中最普遍和最有代表性的工序,而且是评价板料成形性能的重要试验方法,因此实物冲压是在型号为J44-58的55t底传动双动拉伸压力机上冲压出杯形件。其板料在外部加热,模具由于条件所限未能加热。
2试验结果及分析
2.1常温力学性能试验
表1给出了试验得到的板材的力学性能数据。一般,R p0.2小的材料容易屈服,即材料在小的应力下容易流动,成形后回弹小,贴模性和定形性较好;R m 越大的材料综合成形性能越好。而材料的屈强比R p0.2P R m则反映了材料从发生塑性变形到断裂时的变形能力。一般来说具有较小屈服强度和较大抗拉强度的材料的应变强化指数n值也较大[7],材料的冲压成形性能也越好。其值越小,板材由屈服到破裂的塑性变形阶段长,抗破裂性好;实际上通过改善轧制工艺和退火制度可以提高材料的抗拉强度。在本试验中得到的抗拉强度达到了270N P mm2,材料的伸长率最小达到了22%。同时可以看出材料性能存在着明显的各向异性。
表1AZ31B镁合金交叉轧制退火态0.84mm厚的板材的力学性能
取样方向R m P(N#m m-2)R p0.2P(N#m m-2)R p0.2P R m A P% 0b269.81690.62622
45b275.51720.62424
90b279.11750.62722.3
2.1.1应变强化指数n的测定
一般来说材料的硬化规律服从指数曲线
R=k E n
式中:n是板料的应变硬化指数;k是硬化系数;R是真实应力;E是真实应变。
设试样断面积为A,则外力F有:F=R A
当材料拉伸到产生缩颈时,F有极大值,所以
d F=R d A+d R A=0
d R P R=-d A P A=d E
n k E n-1P k E n.d E=d E
即n=E B
上式表明:n的物理意义等于材料拉伸时刚要出现缩颈时的应变E B,也是最大均匀应变。所以应变强化指数反映在成形中的作用是:当板材某点应力较其邻近部分大时,其较大的应变由于应变强化,增加了抵抗进一步变形的能力,故有将变形转移到邻近部分的作用,延缓了该点缩颈的到来,使较大的板面有更为均匀的应变。以拉为主的零件成形时,n值小的材料,由于变形不均匀,变形大的部位又不能迅速硬化,易于产生裂纹;n值大的材料则相反,促使各部位变形趋于均匀,还可改善胀形成形极限。以压为主的零件成形时,n值大的材料,应变均化能力强,危险断面的承载能力高。
此外,近年来板料成形极限曲线(FL D)在板料冲压生产的应用得到日益广泛,人们已越来越注重应用FL D来解决冲压生产中的实际问题,如:测出冲压件最大变形处的应变,对比FL D分析成形状态及安全裕度;合理选材及检验模具修正的效果[8]。随着有限元数值模拟技术的发展[9210],人们通过采用合适的屈服准则和塑性本构关系及不同的拉伸失稳准则,可以对材料的FL D进行理论预测[6,8],并且这种预测的结果与试验结果比较吻合。这就解决了试验测定FL D曲线时工作量大、耗时长、试验数据分散度大、应用不便的缺点。
表2为根据试验数据求得的三个方向试样的应变强化指数n的值。其试验过程和计算方法依照GB P T5028-19995金属薄板拉伸应变硬化指数(n值)试验方法6进行[11]。从表2中可以看出,AZ31B薄板的n值在轧向、横向和斜向的差别都不大。研究发现,单向轧制时板材的n值约为0.164,所以采用交叉轧制的方法能够显著提高薄板的加工硬化性能。一般来讲,冷轧板的n值在0.2~0.27之间。可以看出镁合金的n值较低,这也是镁合金常温下冲压容易产生破裂的一个原因。
表2板材应变强化指数n值
方向0b45b90b
n0.1810.1830.178
32L AFT轻合金加工技术2006,Vol.34,l1
2.1.2板材各向异性系数的测定
板料的各向异性系数,分为厚向异性系数r与平面各向异性系数v r。厚向异性系数r是以单向拉伸中宽度方向的真应变e2和厚度方向的真应变e3之比(r=e2P e3)表示。一般来说,r值随薄板的方向(和轧制方向形成的角度)不同而变化,这种现象称为材料的各向异性。r值是根据从0b、45b、90b三个方向截取的试样的测量值取平均数得到的。即
r=r0+2r45+r90
3
当r>1时,板料在宽度方向收缩比厚度变薄更容易些;当r<1时,板料在厚度方向变薄比宽度方向收缩更容易些。r值越大,材料在拉2拉和压2压状态下的变形抵抗力越大,在拉2压应变状态下的变形抵抗力越小,这意味着在以拉为主的拉2压应变状态下,r值越大,传力区的抗拉强度越大,而变形区的变形抵抗力越小。同时,r值越大,板料抵抗失稳变薄的能力越大,越能发挥拉伸失稳前的最大强度,拉动凸缘部分,形成更深的压延件。在杯形件的成形中,板材平面方向比厚度方向更容易变形,从而使拉伸件在径向收缩时不容易起皱,消耗的拉伸力小,危险断面不容易起皱,有利于板料的拉伸成形。
通常板的平面各向异性系数用v r表示。v r 是板材平面内不同方向上厚向性系数r的平均差别,即厚向异性指数r值在板面上随方向的变化。v r的大小决定了圆筒形拉延件上边缘凸耳的形成程度,而不影响薄板的成形性能。其值为
v r=r0+r90-2r45
2
平面各向异性v r反映在压延上表现为杯形压延件上边凸耳的形成。v r>0,拉延件凸耳出现在0b与90b方向;v r<0,拉延件凸耳出现在45b方向。文献[6]的研究结果指出,减小v r值,提高r45值,可以降低主应变值,提高成形能力;在相同的r值的情况下,减小v r值,会获得更大的成形高度。因此冲压用板料性能改善的一个重要方向就是提高r值和降低平面各向异性系数v r。
表3列出了根据试验求得的AZ31B薄板的r 值。试验和计算方法按照G B P T5027-19995金属薄板塑性应变比(r值)试验方法6进行[2]。从表3中可以看出,交叉轧制的板材的厚向异性系数值较单向轧制的板材的厚向异性系数值要显著增加,因此交叉轧制的板材的冲压成形性能比单向轧制的好;而前者的各向异性系数比后者的要大,即板材的各向异性要小,因此成形时的变形不均现象也要小,这有利于提高冲压成品的平整度。同时可以看出,材料在45b方向上的r值要高于其他方向上的,所以材料在这个方向上的变形性能较好。
表3板材的各向异性系数
轧制方法
方向
交叉轧制
0b45b90b
单向轧制
0b45b90b r 1.36 1.82 1.22 1.23 1.590.76
r 1.56 1.29
v r-0.53-0.61
2.2弯曲试验
冲压成形分为弯曲、深拉延、胀形和伸长四类。板料的弯曲因素在冲压过程中是很难完全忽视的。例如压延过程中板料绕凹模圆角在拉伸作用下会进行弯曲和反弯曲的过程。此时的模具的圆角半径等工艺参数将会对板料的变形方式起重要的影响。薄板的弯曲试验模拟了板料对弯曲成形的适应性,为冲压模具的设计和工业生产中卷边和凸弯边成形工艺提供了一定的参考价值。图2为厚度为1.5mm
的热轧板的弯曲试验结果。
图2 1.5mm厚的热轧板的弯曲试验结果
从图2中可以看出,板料0b方向的弯曲性能明显好于90b方向的弯曲性能。实际生产中,应尽可能采用最小弯曲半径,以避免材料的破裂。
2.3实物冲压试验
图3为杯形件冲压试验的模具和板料示意图,板料直径为16cm、厚为0.8mm的圆片,冲头直径为90mm。拉深的杯形件上分为五个区域:杯底区域、凸模圆角区域、杯壁区域、凹模圆角区域和突缘区域。零件的壁部是由突缘区域在压边圈和凹模的共同约束下,受到凸模的成形力的作用不断被拉入凹模内而形成的。因此,突缘区域也称为变形区,而杯壁区域则不再变形,称为传力区。冲头所对的杯底区域基本不变形,称为不变形区。利用应变分析的方法[13215]可以分析出五个区域的三个方向的主应变分布,如图4所示。图中可以看出,凸模圆角区域的
33
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厚向应变最大,说明该处材料减薄最为严重,因此这部分容易断裂。而整个拉伸变形材料不破坏的前提是冲压过程中的最大拉伸力要小于材料危险断面处
的抗拉强度。
图3
杯形试验冲压示意图
图4 杯形件各区域应变分布示意图
图5为厚度为0.8mm 的冷轧板材经退火处理后的杯形件拉深试验实物照片。一般来说,冲压件的失效形式主要有突缘变形区的起皱和杯壁与杯底圆角过度处的拉裂两种。冲头力过大,冲压速率过快,冲压温度过低,压边力过大,都会导致冲压过程中材料的塑性变形抗力超过其能承受的最大抗力,从而产生破裂;而压边力过小则会使突缘部分材料的周向压应力过大而使板料起皱。从图5中可以看出,a 图中板材冷冲时出现了多处破裂现象;b 图中板材经加热处理并减小冲头行程后未出现开裂现象,但由于压边力稍小而在边缘部分出现了明显的起皱现象;c 图显示了在较b 图增加冲头行程和压边力的情况下,板材在凸模圆角和凹模圆角间的部分出现了冲裂现象;图d 显示的是在合理控制了加热温度、冲头行程和压边力的情况下得到的筒形件。由此可以看出,镁合金板材在合理控制了上述工艺参数后,完全可以获得较好的冲压效果。值得注意的是,在总结了图5a 中冲头行程过大导致破裂的经
验后,通过调整冲头行程,在冷冲的条件下得到了完好的杯形件。图6即为试验中冷冲条件下得到的杯形件。这也充分说明了镁合金板材的冲压性能完全可以通过加工工艺和退火处理制度的改善而得到
提高。
图5 厚度为0.8mm 的冷轧板材退火后
的杯形拉深件实物照片
图6 冷冲条件下的杯形件示意图
3 结 论
(1)交叉轧制的AZ 31B 镁合金薄板比单向轧制
的具有更大的伸长率,更高的加工硬化性能和更大的厚向异性系数,从而具有更好的深冲性能。
(2)通过试验获得了常温下AZ 31B 板材的应变强化指数n 、各向异性系数r 和v r 以及弯曲半径和弯曲角的关系,为镁合金板材冲压工艺的改善、模具设计和有限元仿真的研究提供了试验依据。(3)通过控制冲压温度,加热模具和调节冲压工艺参数,可以减少冲压过程中出现的拉裂和起皱。
(4)通过轧制工艺和退火制度的优化可以提高板材的性能,从而改善了材料的冲压性能。
(下转第54页)
(上接第34页)
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(上接第44页)
(2)采用喷射成形工艺制备的合金材料硅相明显细化,组织均匀度高,经热处理后合金中存在大量的S c析出强化相。
(3)喷射成形制备的Al2810Si2410Cu2015M g合金的力学性能及耐磨性能明显优于进口2218合金的,可以代替2218合金作为新型通讯用录像磁鼓材料。
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超高强度钢板冲压件热 成形工艺 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
.生产侵侵。 超高强度钢板冲压件热成形工艺 热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。本文介绍了该技术的原理,讨论了材料,工艺参数.模具等热成形工艺的主要影响因素,完成了汽车典型件热成形工艺试验试制。获得了合格的成形件。检测结果表明。成形件的微观组织为理想的条状马氏体,其抗拉强度.硬度等性能指标满足生产要求。 1前言 在降低油耗、减少排放的诸多措施中.减轻车重的效果最为明显.车重减轻10%.可节省燃油 3%一7%,因此塑料.铝合金.高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。其中,高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量.在实现车辆轻量化和提高安全性方面比其他材料有明显优势,可以同时满足实现轻量化和提高安全性的要求,因此其在汽车领域内的应用越来越广泛。 热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术,该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征.可以成形强度高达1500MPa的冲压件,广泛用于车门防撞梁.前后保险杠等保安件以及A柱,B柱.C柱.中通道等车体结构件的生产。由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势,目前.这一技术在德国.美国等工业发达国家发展迅速.并开发出商品化的高强钢热冲压件生产线.高强钢热冲压件在车辆生产中应用也很 .一吉林大学材料学院谷诤巍姜超 ●机械科学研究总院先进制造技术研究中心单忠德徐虹 广泛。国内汽车业对该项技术也十分认同,并有少数几个单位从国外 耗巨资引入了相关技术与生产线, 为一汽-大众等汽车制造公司的部分车型配套热冲压件,关于该项技术的研究工作也已经开始。本文阐述了热冲压成形工艺原理,对典型冲压件的热冲压 成形工艺进行试验研究。 2热冲压成形工艺原理
Characteristics of Stamping and Properties of Sheet Metal Forming 1．overview Stamping is a kind of plastic forming process in which a part is produced by means of the plastic forming the material under the action of a die. Stamping is usually carried out under cold state, so it is also called stamping. Heat stamping is used only when the blank thickness is greater than 8~100mm. The blank material for stamping is usually in the form of sheet or strip, and therefore it is also called sheet metal forming. Some non-metal sheets (such as plywood, mica sheet, asbestos, leather)can also be formed by stamping. Stamping is widely used in various fields of the metalworking industry, and it plays a crucial role in the industries for manufacturing automobiles, instruments, military parts and household electrical appliances, etc. The process, equipment and die are the three foundational problems that needed to be studied in stamping. The characteristics of the sheet metal forming are as follows: (1)High material utilization (2)Capacity to produce thin-walled parts of complex shape. (3)Good interchangeability between stamping parts due to precision in shape and dimension. (4)Parts with lightweight, high-strength and fine rigidity can be obtained. (5)High productivity, easy to operate and to realize mechanization and automatization. The manufacture of the stamping die is costly, and therefore it only fits to mass production. For the manufacture of products in small batch and rich variety, the simple stamping die and the new equipment such as a stamping machining center, are usually adopted to meet the market demands. The materials for sheet metal stamping include mild steel, copper, aluminum, magnesium alloy and high-plasticity alloy-steel, etc. Stamping equipment includes plate shear punching press. The former shears plate into
镁合金的冲压成形工艺 近年来镁合金发展速度很快，每年都以20%~30%的速度增长。镁合金广泛用于汽车、摩托车、自行车等一些交通工具领域内，采用最多的加工方法是模具冲压成形。冲压生产相比其它成形加工方法来说，具有生产率高，操作简单，零件表面光洁，尺寸精度高，强度和刚度大等优点。因此，特别适合于车辆的内外壳板、承载零件、散热片、挡泥板等之类零件。它的冲压性能和成形方法有别于钢板和铝板的成型工艺。要扩大镁合金的应用范围，研究镁合金板材冲压技术具有重要义。 镁合金的冲压成形冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 (1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 （2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。 （3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 （4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 镁合金常用的成形方法有压铸、半固态铸造、挤压铸造、挤压和轧制等,其中镁合金产品的80%是通过铸造方法获得。镁合金的冲压成形是一种技术难度较大的生产工艺,但以其生产效率高、可直
C型冲床材料的冲压成形性能 卷料对冲压成形工艺的适应能力叫做卷料的冲压成形性能。卷料的冲压成形性能是一个综合性的概念，包括成形极限和成形质量两个方面。 (1)成形极限：在C型冲床冲压成形过程中板料在发生失稳前所能达到的最大变形程度。卷料在成形过程中可能出现两种失稳现象，一种叫拉伸失稳；即在拉应力作用下局部出现颈缩或拉裂；另一种失稳叫压缩失稳：即在压应力作用下起皱。对于不同的成形工序，成形极限是采用不同的极限变形系数来表示的。在变形坯料的内部，凡是受到过大拉应力作用的区域，就会使坯料局部严重变形，甚至拉裂而使冲件报废；只是受到过大压应力作用的区域，若超过了临界应力就会使坯料失稳而起皱。 (2)成形质量：C型冲床的冲压件的质量指标主要是指尺寸和形状精度、厚度变化、表面质量及成形后材料的物理性能等。冲压件不但要求具有所需形状，还必须保证产品质量。影响形状和尺寸精度的主要因案是回弹与劝变，因为在塑性变形过程总包含着一定的弹性变形，卸载后或多或少会出现回弹现象，使得尺寸和形状的精度降低。影响厚度变化的主要原因是冲压成形伴随有伸长或压缩变形，由塑性交形体积不变定律可知，势必导致厚度变化。影响表面质量的主要因素是中由于冲模间隙不合理或不均匀、模具表面祖糙以及材料粘附模具在C型冲床冲压过程所造成的擦伤。 (3)板料的冲压成形性能试验方法：卷料的冲压成形性能试验方法通常分为三种；力学试验、金属学试验(又称间接试验)、和工艺试验(直接试验)。力学试验方法有简单拉伸试验和双向拉伸试验等，用以测定板料的力学性能指标；间接试验方法有硬度试验、金相试验等，用以测定材料的硬度、表面粗糙度、化学成分等；直接试验方法有弯曲试验、胀形试验、拉深性能试验等，是用模拟实际生产中的某种冲压成形工艺的方法测定出相应的工艺参数。
冲压成型资料 1 冲压成型工艺定义： 冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。 2冲压工艺的特点： 2.1 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 2.2 材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 2.3 操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。 2.4 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高， 3 冲压材料的基本要求： 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有： 3.1 对冲压成形性能的要求： 对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。 对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不易分离。 3.2 对材料厚度公差的要求： 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 3.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。
镁合金发展 针对陕北的跨越式发展目标，提出了建设府谷、神木镁产业基地，推进榆林能源基地资源深度转化，拉长产业链条，加大财政引导资金投入力度，组建省级镁业企业集团，集中力量开展技术攻关，重点发展六种镁合金，加强镁业人才建设 镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料，属于国际上列入高度保密的技术。今年年底，中国将在西安阎良国家航空高技术产业基地实现这种金属结构材料的规模化生产，用于航空、航天、能源等多个领域。 据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍，镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料，可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料，具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间，但是大多数处于实验室阶段，直到2010年西安交通大学与西安四方超轻材料有限公司合作在西安阎良国家航空高技术产业基地建成了中国第一条镁锂合金生产线。 经过两年来的进一步研发，目前西安四方超轻材料有限公司已在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果，为产品的推广应用创造了良好条件。 根据规划，到今年年底，西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产，预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。 我国镁深加工能力很薄弱。虽然早在50年代后期镁压铸业就已经起步，先后有若干厂家生产林业用机械和工具、风动工具等镁合金压铸件。到了90年代初，在汽车工业、电子工业发展的带动下，国内的镁压铸业有了较大的发展。为3C等产品配套的镁合金压铸件厂主要云集在华南和江、浙地区，尤以珠江三角洲一带最为突出。这一地区受到香港、台湾两地资金的投入、技术的支撑、市场的开拓以及管理的介入等全方位的拉动，发展速度令人关注。 积极稳妥地发展镁产业实现镁合金产业化是一项涉及面广、技术集成度高的大型系统工程。近10多年来，在世界范围内相继建立的一大批镁合金压铸工
镁合金的分类及特点 1.2.1镁合金的分类 镁合金是以金属镁为基体，通过添加一些其它的元素而形成的合金，镁合金中添加的合金元素主要有Al、Zn、Mn、Si、Zr、Ca、Li以及部分稀土族元素等[10]，一般说来镁合金的分类依据有以下三种：合金化学成分、成形工艺和是否含锆。 镁合金按合金化组元数目可分为二元、三元和多元合金体系。常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中，为了分析方便，简化和突出合金中主合金元素的作用，可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列[11]。按合金中是否含锆，镁合金可划分为含锆和不含锆两大类。最常见的含锆镁合金系列为：Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Th-Zr、Mg-Ag-Zr 系列。不含锆镁合金有：Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Al系列。目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al 系列。含锆和不含锆镁合金中均既包含着变形镁合金，又包含着铸造镁合金。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒。含锆镁合金具有优良的室温性能和高温性能。遗憾的是Zr不能用于所有的工业合金中，对于Mg-Al 和Mg-Mn 合金，由于冶炼时Zr与Al及Mn形成稳定的化合物，并沉入坩埚底部，无法起到细化晶粒的作用[12]。 按成形工艺镁合金可分为两大类，即变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金是指可用挤压、轧制、锻造和冲压等塑性成形方法加工的镁合金。铸造镁合金是指适合采用铸造的方式进行制备和生产出铸件直接使用的镁合金[11]。变形镁合金和铸造镁合金在成分、组织和性能上存在着很大的差异。目前，铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛，但与铸造工艺相比，镁合金热变形后合金的组织得到细化，铸造缺陷消除，产品的综合机械性能大大提高，比铸造镁合金材料具有更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能[13]。因此，变形镁合金具有更大的应用前景。 1.2.2 主合金元素的作用 根据镁合金的强化效果，其合金的元素可以分为三类[14,15]： 1)既提高强度又提高韧性的合金元素，按作用效果顺序为： 强度标准：Al、Cn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th；韧性标准：Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca、Al、Ni、Cu； 2)强化能力较低，提高韧性的元素：Cd，Ti和Li； 3)强化效果较好，但使韧性降低的元素：Sn、Pb、Bi和Sb。 1.3 Mg-Zn-RE系合金的研究现状 1.3.1 Mg-Zn系合金 纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用，因为该合金的铸造性差，合金组织粗大，容易出现偏析和热裂等铸造缺陷，对显微疏松非常敏感。但Mg-Zn合金有一个最为明显的优点，就是可以通过时效处理来提高合金的强度。所以该合金的进一步的发展就是寻找新的合金添加元素，达到细化晶粒，使组织均匀化，减少合金显微疏松[1,16,17]。在Mg-Zn 合金中加入Cu元素，会使合金的韧性和时效硬化明显增加，这是因为Cu元素能提高Mg-Zn 合金的共晶温度，因而可在较高的温度固溶，使更多的Zn、Cu溶于合金中，增加了合金随后的时效强化效果[16]。Mg-Zn合金中引入Cu元素的缺点是导致合金的耐蚀性降低;Zr是对Mg-Zn系合金最为有效的晶粒细化元素，在Mg-Zn合金中加入Zr元素会使粗大的晶粒得到细化。这类合金均属于时效强化合金，一般都在固溶+时效或者直接时效的状态下使用，具有较高的抗拉强度和屈服强度[18]。然而，这类合金的不足之处是对显微疏松比较敏感，焊
薄壁不锈钢水管原材料基础知识（六） -- 不锈钢材料的基本性能 不锈钢水管（薄壁不锈钢管）具有很高的强度和良好的加工成型性能,使不锈钢水管能承受很高的水压（可达10MPA 以上），容易安装,而且抵御外来破坏的能力也远远高于PPR 管和铜管。 不锈钢材料的基本性能如下： 1、屈服强度（力学符号Rp0.2 ，英文缩写YS） Rp0.2=P0.2/F0 P0.2—拉伸试样塑性变形量为0.2%时承受的载荷 F0 —拉伸试样的原始截面积材料的屈服强度小，表示材料容易屈服，成形后 回弹小，贴模性和定形性好。 2、抗拉强度（力学符号Rm，英文缩写TS） Rm =Pb/F0 Pb—拉伸试样断裂前承受的最大载荷 F0—拉伸试样的原始截面积材料的抗拉强度大，材料变形过程中不容易被拉断，有利于塑性变形。 3、屈强比（Rp0.2/Rm ） 屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，材料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性小，有利于冲压成形。一般来讲，较小的屈强比对材料在各种成形工艺中的抗破裂性都有利。 表6-1 常见不锈钢材料的屈强比
4、延伸率（力学符号A，英文缩写EL） 延伸率是材料从发生塑性变形到断裂的总的伸长长度与原有长度的比值，即：L— L。 A =100% L 式中A —材料的延伸率（%） L —试样被拉断时的长度（mm） L0 —拉伸前试样的长度（mm） 材料的延伸率大，就是材料允许的塑性变形程度大，抗破裂性好，对拉深、翻 边、胀形各类变形都有利。 一般来说，材料的翻边系数和胀形性能（埃里克森值）都与延伸率成正比关系。 5、不锈钢的冲压性能 对应的材料的性能为胀形成形性能、翻边成形性能、扩孔成形性能和弯曲 成形性能。要了解冲压成形性能首先要了解冲压成形工艺。基本的冲压成形加 工工艺有：拉深工艺、胀形工艺、翻边工艺（包括扩孔）、弯曲工艺。 1 ）拉深成形工艺 拉深是利用专用模具将冲裁或剪裁后所得到的平板坯料制成开口的空心件的一种冲压工艺方法。 其特点是板料在凸模的带动下，可以向凹模内流动，即依靠材料的流动
板料冲压性能及测试--成形性能分类 板料的成形性能分为广义和狭义两个内容，它们的关系是： 狭义成形性能反映冲压加工中材料不发生破裂（或缩颈）所能达到的最大变形程度，故也叫抗破裂性。 冲压成形性能试验如下：
板料冲压性能及测试--力学性能参数 在材料的力学性能参数中，屈服强度ζ s 、屈服比ζ s /ζ b 、伸长率 δ等强度指标与塑性指标，可用来表示材料的基本成形性能。 金属材料的力学性能包括强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性和缺口敏感性等。他们主要取决于材料的化学成分、组织结构、冶金质量、参与应力及表面和内部缺陷等内在因素，但在外在因素如载荷类型、应力状态、温度、环境介质等对材料的力学性能影响也很大。在生产中普遍应用的、最基本的常规力学性能试验有拉伸、硬度、压缩、弯曲、剪切、冲击、扭转及高温持久强度、蠕变、松弛试验等。 板料冲压性能及测试--加工硬化指数 硬化指数n（n值）是评定板料伸长类成形性能的一个重要参数。n 值大，则拉伸失稳时的极限应变大。这对于胀形、扩孔、内凹曲线翻边等伸长类成形来说，可以在一次成形中获得较大的极限变形程度。n值对复杂形状零件的成形也有影响，在以胀形为主的成形工艺中，n值大的板料，成形性能好。 n值可以根据拉伸试验结果所得的硬化曲线，利用关系式ζ=cεn 来求得。也可以利用阶梯形试件（图1），拉伸至缩颈或断裂后，由下面的公式计算得到： 图1 阶梯形试样 b0=12.70 bⅠ0=12.83 bⅡ0=13.97
式中ε Ⅰ、ε Ⅱ —测量初始宽度为b Ⅰ0 和b Ⅱ0 工作部分的伸长应变。 板料冲压性能及测试--厚向异性系数 厚向异性系数r（也叫塑性应变比r，简称r值）是评定板料压缩类 成形性能的一个重要参数。r值是板料试件单向拉伸试验中宽度应变ε b 与 厚度应变ε t 之比，即 r=ε b /ε t 板料r值的大小，反映板平面方向与厚度方向应变能力的差异。r=1时，为各向同性；r≠1时，为各向异性。当r＞1，说明板平面方向较厚度方向更容易变形，或者说板料不易变薄。r值与板料中晶粒的择优取向有关，本质上是属于板料各向异性的一个量度。 r值与冲压成形性能有密切的关系，尤其是与拉深成形性能直接相关。板料的r值大，拉深成形时，有利于凸缘的切向收缩变形和提高拉深件底部的承载能力。图1示出拉深时的应力状态，对照各向异性板料的屈服椭圆（图2）知；拉深件凸缘的应力状态类似于屈服椭圆第二象限区的情况，而底部的应力状态则类似于第一象限区的情况。r值增加，会同时使底部的强度增加和凸缘的变形抗力减小，这对拉深是非常有利的。大型覆盖件成形，基本上是一咱拉深与胀形相结合的复合成形，当拉深变形的成分占主导地位时，板材r值大，成形性能好。 板平面中最主要的三个方向是与轧制方向呈0°、45°和90°，相 应地用r 0、r 45 和r 90 表示。由于不同方向上测得的数值是变化的（图3），板 料的厚向异性系数常用平均值表示。 板平面内各向异性的差别用△r表示。
毕业设计论文论文题目：端盖零件的冲压成形工艺及模具设计 系部材料工程系 专业模具设计与制造 班级 学生姓名 学号 指导教师
毕业设计（论文）任务书 系部：材料工程系 专业：模具设计与制造 学生姓名:学号: 设计(论文)题目： 起迄日期: 4月1日~ 5月9日 指导教师: 发任务书日期:年 4 月 1 日
毕业设计（论文）任务书
目录 绪论 (1) 第1章任务来源及设计意义 (3) 1.1 设计任务来源 (3) 1.2 设计目的及意义 (3) 第2章冲压工件的工艺性分析 (4) 2.1 冲压及冲裁件的工艺性的感念 (4) 2.2 零件工艺性分析 (4) 第3章冲压工艺方案的确定 (6) 3.1 确定工艺方案的原则 (6) 3.2 工艺方案的确定 (6) 第4章模具结构形式及冲压设备的选择 (9) 4.1 模具结构形式的选择 (9) 4.2 冲压设备的选择 (10) 第5章主要工艺参数计算 (11) 5.1 排样设计与计算 (11) 5.2 计算工序压力 (13) 5.3 计算模具压力中心 (14) 5.4 计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差 (16) 5.5 弹性元件的选取与设计 (19) 第6章选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸 (22) 6.1 确定工作零件 (22) 6.2 定位零件的设计 (24) 6.3 导料板的设计 (25) 6.4 卸料部件的设计 (25) 6.5 模架及其他零部件设计 (25) 第7章模具的总体装配 (29) 第8章模具工件零件的加工工艺 (30) 8.1 冲裁模凸、凹模的技术要求及加工特点 (30)
Harbin Institute of Technology 实践环节实验报告 课程名称：金属板材成型性能测试与评价院系：材料科学与工程学院 学生：孙巍 学号： 14S109063 哈尔滨工业大学
实践环节-杯突实验报告 一、实验目的 1、学习确定板材胀形性能的实验方法； 2、了解金属薄板试验机的构造及操作。 二、实验内容 将板材用模具压好，冲头以一定的速度冲压板材，直至板材出现裂缝为止 三、实验原理 板材的冲压性能是指板材对各种冲压加工方法的适应能力。目前，有关板材冲压性能的试验方法，概括起来可分为直接试验和间接试验两类。而直接试验法又包括实物冲压试验和模拟试验两种。模拟试验，即把生产实际存在的冲压成形方法进行归纳与简化处理，消除许多过于复杂的因素，利用轴对称的简化了的成形方法，在保证实验中板材的变形性质与应力状态都与实际冲压成形相同的条件下进行的冲压性能的评定工作。为了保证模拟试验结果的可靠性与通用性，规定了十分具体的关于实验用工具的几何形状与尺寸、毛坯的尺寸、实验条件。杯突实验是目前应用较多，而且具有普遍意义的模拟试验方法之一。 杯突实验时，借助杯金属薄板试验机进行。用一规定的球状冲头向夹紧于规定球形凹模内的试样施加压力，直至试样产生微细裂纹为止，此时冲头的压入深度称为材料的杯突深度值。板材的杯突深度值反映板材对胀形的适应性，可作为衡量板材胀形、曲面零件拉深的冲
压性能指标。 四、实验设备及用具 试验机一台、杯突实验模具、游标卡尺、深度尺等。 五、实验步骤 1、先了解金属薄板试验机的结构、原理和操作方法，了解各按钮的作用； 2、装好模具； 3、把试样清洗干净，在试样与冲头接触的一面和冲头球面上涂上润滑油，把试样放在下模上。 4、将下模向上提起，压好试样。按下压边按钮，设定压边力。 5、按中心活塞上行按钮，注意观察试样。当试样圆顶附近出现有能够透光的裂缝时，迅速停止。 6、将下模向下移动，然后将冲头向下移动，取出试件。 7、实验完毕后，将模具拆下。
镁合金的分类及特点 镁合金的分类 镁合金是以金属镁为基体，通过添加一些其它的元素而形成的合金，镁合金中添加的合金元素主要有Al、Zn、Mn、Si、Zr、Ca、Li以及部分稀土族元素等[10]，一般说来镁合金的分类依据有以下三种：合金化学成分、成形工艺和是否含锆。 镁合金按合金化组元数目可分为二元、三元和多元合金体系。常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中，为了分析方便，简化和突出合金中主合金元素的作用，可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列[11]。 ' 按合金中是否含锆，镁合金可划分为含锆和不含锆两大类。最常见的含锆镁合金系列为：Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Th-Zr、Mg-Ag-Zr 系列。不含锆镁合金有：Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Al 系列。目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al 系列。含锆和不含锆镁合金中均既包含着变形镁合金，又包含着铸造镁合金。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒。含锆镁合金具有优良的室温性能和高温性能。遗憾的是Zr不能用于所有的工业合金中，对于Mg-Al 和Mg-Mn 合金，由于冶炼时Zr与Al及Mn形成稳定的化合物，并沉入坩埚底部，无法起到细化晶粒的作用[12]。 按成形工艺镁合金可分为两大类，即变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金是指可用挤压、轧制、锻造和冲压等塑性成形方法加工的镁合金。铸造镁合金是指适合采用铸造的方式进行制备和生产出铸件直接使用的镁合金[11]。变形镁合金和铸造镁合金在成分、组织和性能上存在着很大的差异。目前，铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛，但与铸造工艺相比，镁合金热变形后合金的组织得到细化，铸造缺陷消除，产品的综合机械性能大大提高，比铸造镁合金材料具有更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能[13]。因此，变形镁合金具有更大的应用前景。 主合金元素的作用 根据镁合金的强化效果，其合金的元素可以分为三类[14,15]： 1)既提高强度又提高韧性的合金元素，按作用效果顺序为： ( 强度标准：Al、Cn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th；韧性标准：Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca、Al、Ni、Cu； 2)强化能力较低，提高韧性的元素：Cd，Ti和Li； 3)强化效果较好，但使韧性降低的元素：Sn、Pb、Bi和Sb。 Mg-Zn-RE系合金的研究现状 Mg-Zn系合金 》 纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用，因为该合金的铸造性差，合金组织粗大，容易出现偏析和热裂等铸造缺陷，对显微疏松非常敏感。但Mg-Zn合金有一个最为明显的优点，就是可以通过时效处理来提高合金的强度。所以该合金的进一步的发展就是寻找新的合金添加元素，达到细化晶粒，使组织均匀化，减少合金显微疏松[1,16,17]。在Mg-Zn 合金中加入Cu元素，会使合金的韧性和时效硬化明显增加，这是因为Cu元素能提高Mg-Zn 合金的共晶温度，因而可在较高的温度固溶，使更多的Zn、Cu溶于合金中，增加了合金随后的时效强化效果[16]。Mg-Zn合金中引入Cu元素的缺点是导致合金的耐蚀性降低;Zr是对
板料成形有限元分析的发展综述 摘要：在参阅和分析大量有关文献的基础上，对有限元法的产生和弹塑性有限元的发展进行了总结，特别是对当前应用广泛的板料成形有限元数值模拟在国内外的发展概况和发展趋势进行了详尽的剖析，为深入了解板料成形有限元的发展提供了有益的参考。 关键词：板料成形；数值模拟；有限元法；有限元分析；弹塑性 引言 有限单元法是工程计算领域的一种主要的数值计算方法，其基本思想就是将连续区域上的物理力学关系近似地转化为离散规则区域上的物理力学方程。它是一种将连续介质力学理论、计算数学和计算机技术相结合的一种数值分析方法。此方法由于其灵活、快捷和有效，已迅速发展成为板料冲压成形中求解数理方程的一种通用的数值计算方法。 有限元法源于40年代提出的结构力学的矩阵算法。“有限元法”这一术语是R.W.Clough于1960年在论文“The finite element method in plane stress analysis”中首次提出来的，他用这种方法首次求解了弹性力学的二维平面应力问题。1963年，Besseling证明了有限元法是基于变分原理的Ritz法的另一种形式，从而使Ritz分析的所有理论基础都适用于有限元法，确认了有限元法是处理连续介质问题的一种普遍方法。 板料成形数值模拟涉及到连续介质力学中材料非线性、几何非线性、边界条件非线性等三非线性问题的计算，难度很大。随着非线性连续介质力学理论、有限元法和计算机技术的发展，通过高精度的数值计算来模拟板料成形过程已成为可能。从70年代后期开始，经过近二十年的发展，板料成形数值模拟逐渐走向成熟，并开始在汽车、飞机等工业领域得到实际的应用。 1 弹塑性有限元分析研究发展概况 有限元法建立之初，只能处理弹性力学问题，无法应用于金属塑性成形分析。1965年Marcal提出了弹塑性小变形的有限元列式求解弹塑性变形问题，揭开了有限元在塑性加工领域应用的序幕。1968年日本东京大学的Yamada推导了弹塑性小变形本构的显式表达式，为小变形弹塑性有限元法奠定了基础。但小变形理论不适于板料冲压成形这样的大变形弹塑性成形问题，因此人们开始致力于研究大变形弹塑性有限元法。1970年美国学者Hibbitt等首次利用有限变形理论建立了基于Lagrange格式（T.L格式）的弹塑性大变形有限元列式。1973年Lee 和Kabayashi提出了刚塑性有限元法。1973年Oden等建立了热-弹粘塑性大变形有限元列式。1975年Mcmeeking建立了更新Lagrange格式（U.L格式）的弹塑性大变形有限元列式。1978年Zienkiewicz等提出了热耦合的刚塑性有限元法。1980年Owen出版了第一本塑性力学有限元的专著，全面系统地论述了材料非线性和几何非线性的问题。至此，大变形弹塑性有限元理论系统地建立起来了。 2 板料成形有限元数值模拟国内外研究发展概况
冲压成形工艺 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
冲压成型资料 1 冲压成型工艺定义： 冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。 2冲压工艺的特点： 2.1 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 2.2 材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 2.3 操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。 2.4 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高， 3 冲压材料的基本要求： 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有： 3.1 对冲压成形性能的要求： 对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。
对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不易分离。 3.2 对材料厚度公差的要求： 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 3.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。 4 冲压常用材料： 冷冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压。对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料 (又称卷料)有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也可做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。 4.1 黑色金属普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。 对冷轧钢板，根据国家标准GB708-88规定，按轧制精度（钢板厚度精度）可分为A、B级： A──较高精度； B──普通精度。
变形镁合金及其成形工艺 镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空、航天、汽车、3C产品以及军工等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。目前，镁合金的应用大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。这些工艺生产的产品，存在着组织部太致密、成分偏析，最小厚度偏大、力学性能偏低等缺憾，不能充分发挥镁合金的性能优势。研究和实践表明，塑性变形能够改善镁合金的组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性，同时，很多领域重要结构材料需要用的板材、棒材、管材和型材等只能用塑性成形工艺来制取，而不能利用铸造等工艺来生产，所以，变形镁合金及其成形工艺的研究越来越受到重视。 但是，由于镁合金晶体结构是密排六方（Hcp），塑性较差，成形困难，成材率低，加之人们对镁合金易燃、不耐腐蚀等缺点的过分夸张甚至是错误的认识，导致变形镁合金没有得到大规模应用，变形镁合金及成形工艺的研究没有引起足够的重视和深入的开展。目前变形镁合金的板材、型材以及锻件等生产仍集中在航空航天及军事等高端领域或部门，没有普及到一般民用领域。在当今社会节约资源和减少污染成为社会可持续发展战略的要求的背景下，急需加快研究步伐，转变观念，以推动变形镁合金镁在民用领域的应用。本文旨在总结变形镁合金及成形工艺的成果，探讨变形镁合金及其成形工艺的研究方向。 变形镁合金的合金系 变形镁合金主要分为四个系列(美国标准)：AZ系列(Mg－Al－Zn)，AM系列(Mg-Al-Mn)，AS系列 (Mg-Al-Si)，AE系列(Mg-Al-Re)。中国变形镁合金牌号为MB系列。几个主要工业发达国家的变形镁合金标准及牌号见表1所示。变形镁合金以AZ系应用最为普遍，其中又以MB2应用最为广泛。需要指出的是变形镁合金中MB2的合金成分与AZ31B不同，其力学和成形性能比AZ31B稍差些，介于AZ31B和AZ31C二者之间。 表1 变形镁合金牌号对照表
五金冲压拉伸成型加工工艺的16种类型 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多冲床及冲压自动化生产线技术，就在深圳机械展！ 拉伸成型加工是利用模具将平板毛坯成形为开口空心零件的冲压加工方法。拉伸作为主要的冲压工序之一，应用广泛。用拉伸工艺可以制成圆筒形、矩形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形及其他不规则形状的薄壁零件，如果与其他冲压成形工艺配合，还可制造形状更为复杂的零件。 使用冲压设备进行产品的拉伸成型加工，包括：拉伸加工、再拉伸加工、逆向拉伸以及变薄拉伸加工等。 拉伸加工：使用压板装置，利用凸模的冲压力，将平板材的一部分或者全部拉入凹模型腔内，使之成形为带底的容器。容器的侧壁与拉伸方向平行的加工，是单纯的拉伸加工，而对圆锥（或角锥）形容器、半球形容器及抛物线面容器等的拉伸加工，其中还包含扩形加工。 再拉伸加工：即对一次拉伸加工无法完成的深拉伸产品，需要将拉伸加工的成形产品进行再次拉伸，以增加成形容器的深度。 逆向拉伸加工：将前工序的拉伸工件进行反向拉伸，工件内侧变成外侧，并使其外径变小的加工。 变薄拉伸加工：用凸模将已成形容器挤入比容器外径稍小的凹模型腔内，使带底的容器外径变小，同时壁厚变薄，既消除壁厚偏差，又使容器表面光滑。 使用冲压设备进行五金冲压拉伸加工时，包括以下16种类型： 1、圆筒拉伸加工（Round drawing）：带凸缘（法兰）圆筒产品的拉伸。法兰与底部均为平面形状，圆筒侧壁为轴对称，在同一圆周上变形均匀分布，法兰上毛坯产生拉深变形。
2、椭圆拉伸加工（Ellipse drawing）：法兰上毛坯的变形为拉伸变形，但变形量与变形比沿轮廓形状相应变化。曲率越大的部分，毛坯的塑性变形量就越大；反之，曲率越小的部分，毛坯的塑性变形越小。 3、矩形拉伸加工（Rectangular drawing）：一次拉伸成形的低矩形件。拉伸时，凸缘变形区圆角处的拉伸阻力大于直边处的拉伸阻力，圆角处的变形程度大于直边处的变形程度。 4、山形拉伸加工（Hill drawing）：冲压件的侧壁为斜面时，侧壁在冲压过程中是悬空的，不贴模，直到成形结束时才贴模。成形时侧壁的不同部位变形特点不完全相同。 5、丘形拉伸加工（Hill drawing）：丘形盖板件在成形过程中的坯件变形不是简单的拉伸变形，而是拉伸和胀形变形同时存在的复合成形。压料面上坯件的变形为拉伸变形（径向为拉应力，切向为压应力），而轮廓内部（特别是中心区域）坯件的变形为胀形变形（径向和切向均为拉应力）。
材料冲压性能试验方法 一 前言 板料冲压性能是指板料对冲压加工方法的适应能力，如便于加工，容易得到高质量和高精度的冲压件，生产效率高，模具消耗低，不易产生废品等。 板材的冲压性能的试验方法很多，概括起来分为直接试验与间接试验两类。见图1-1。直接试验中板材的应力状态和变形情况与真实冲压时基本相同，所得结果也比较准确；而间接试验时板材的受力情况与变形特点与实际冲压时有一定的差别。所以，所得结果也只能间接的反映材料的冲压性能，有时侯还要借助于一定的分析方法才能做到。本文只介绍拉伸试验的试验方法． 图1-1 冲压性能试验方法 二 拉伸试验 试样标准 拉伸试验是评价板材的基本力学性能的主要试验方法。由于简单易行，所以是目前普遍采用的一种方法。 拉伸试验是利用图2-1(a)所示尺寸符合要求的标准拉伸试样，在拉伸机上进行。利用拉伸力行程测试与记录装置，得到图2-1(b)所示的拉伸曲线，经过必要的处理与计算，即可得到与成形性能有关的拉伸试验值：s σ、b σ、b s σσ/、δ、
u δ、n 、r 、r ?、φ等值。 (a) (b) 图2-1 拉伸试样与拉伸曲线 (a) 拉伸试样 (b) 拉伸曲线 1 常规拉伸试样(图2-1(a)) 常规拉伸试样又分为比例试样和非比例试样两种。 比例试样标距0l 按下式计算 00A K L = 式中 0A -----原始截面积； K -----系数，当65.5=K 时，为短比例试样；当3.11=K 时，为长比例试样。 非比例试样标距0L 与原始截面积无一定关系。 两种试样的标距L 应不小于2 00b L +，试样宽度0b 通常为10、15、20、30(mm)等。试样的宽度加工精度为：=0b 10、15()mm 时，偏差为)(2.0mm ±，在0L 范围 内最大与最小宽度之差不得大于()mm 1.0；=0b 20、30()mm 时，偏差为)(5.0mm ±，
镁合金成形技术现状及展望 近年来对轻质材料的需求越来越大，镁合金作为结构材料由于具有比重小、比强度和比刚度高、导热和导电性好、切削加工性好、优良的阻尼性和电磁屏蔽性、易于加工成形和回收等优点，因此广泛应用于汽车、电子、通讯等行业，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。 根据成形工艺的不同，镁合金材料主要分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。前者主要通过铸造获得镁合金产品。包括砂型铸造、永久型铸造、熔模铸造、消失模铸造、压铸等。其中压铸是最成熟、应用最广的技术。而后者则是通过变形生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻件产品。并且可以通过材料组织的控制和热处理工艺的应用，获得更高的强度、更好的延展性、更好的力学性能，从而满足更多结构件的需要。另外，镁合金的半固态成形作为一种新型铸造技术也得到了广泛的研究与应用。 1．铸造镁合金 铸造是镁合金的主要成形方法，包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造和压铸等在内的多种铸造方法均可用于镁合金成形。目前，90％以上的镁合金产品是压铸成形的。 1．1压铸 压铸是镁合金最主要、应用最广泛的成形工艺。镁合金有优良的压铸工艺性能：镁合金液粘度低，流动性好，易于充满复杂型腔。用镁合金可以很容易地生产壁厚1.0mm～2.0mm 的压铸件，现在最小壁厚可达0.6mm。镁压铸件的铸造斜度为1.5，而铝合金是2～3度。镁压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50％。镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金，压铸过程中对模具冲蚀比铝合金小，且不易粘型，其模具寿命可比铝合金件长2—4倍。镁合金件压铸周期比铝件短，因而生产效率可比铝合金提高25％。镁合金铸件的加工性能优于铝合金铸件，镁合金件的切削速度可比铝合金件提高50％，加工耗能比铝合金件低50％。生产经验表明由于生产效率高，热室压铸的镁合金小件的总成本低于冷室压铸的铝合金同样件。 压铸镁合金可按其成分分为四个系列：AZ（Mg—AL—Zn）系列（AZ91）、AM （Mg—AL—Mn）系列（AM60、AM50）、AS（Mg-A1-Si系列（AS41、AS21）、AE（Mg-AL-RE）系列（AEA2）。 AZ系列合金AZ91具有良好的铸造性能和最高的屈服强度，其压铸件广泛应用于汽车座椅、变速箱外壳等多种形式部件。AM系列合金AM50、AM60具有较高的延伸率和韧性，用于抗冲击载荷、安全性高的场合如车轮、车门等。AS系列的镁合金AS41、AS21和AE 系列的AFA2是20世纪70年代开发的耐热压铸镁合金。 镁合金压铸中广泛采用冷、热室压铸方法。一般薄壁铸件采用热室压铸机，厚壁铸件采用冷室压铸机。镁合金热室压铸机是目前国外使用数量最多的镁合金压铸专用设备，具有生产效率高，浇注温度低，注型寿命长，易实现熔体保护等特点。主要缺点是设备成本和维修费用较高。 镁合金压铸时，合金液冲填压型时的高速湍流运动，使腔内气体无法排出，会导致组织疏松，甚至铸件表面鼓包或变形。压铸工艺参数如压力、速度、熔体温度、模具温度等对铸件性能都有显着影响。许多新压铸方法，包括真空压铸、充氧压铸和挤压铸造等一定程度上克服了以上缺点，减少了铸件组织疏松和气孔等缺陷，提高了铸件致密度。美国俄亥俄州精