DEFORM-3D镁合金管材超高压静液挤压成形数值仿真研究(3)

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1.2.2 镁合金塑性加工技术

由于镁合金具有密排六方结构，低温下难以塑性成形，所以目前的镁合金产品大多数是铸件[5]。但是，镁合金铸件力学性能不好，容易产生组织缺陷，在变形时开裂，且产品尺寸形状受到局限。而通过塑性加工得到的镁合金产品，组织得到细化，组织缺陷被消除，极大地提高了产品的力学性能，并且塑性加工可以生产更多不同尺寸、不同形状的镁合金产品。所以，塑性加工成形技术成为镁合金研究领域的主要方向之一，常用的镁合金塑性加工方法有挤压、锻造、轧制和冲压等[6]。

（1）挤压

挤压的变形过程是在近似封闭的设备中进行，承受较高的压力，有利于消除材料组织中的缺陷，改善镁合金塑性，提高产品性能，所以挤压成形工艺是较为理想的镁合金加工方法。

（2）锻造

锻造的变形过程十分复杂，在锻造过程中很容易出现局部变形不均匀的现象，所以需要通过控制工艺和优化模具来尽可能使变形均匀，保证工件质量和模具使用寿命。由于镁合金锻造温度范围较小，且镁合金导热系数大，降温过快导致塑性降低，所以锻造成形的困难较大，对锻造成形的研究进展相对较慢。变形速率、固相线温度和晶粒度是影响镁合金可锻性的因素，均匀化处理可以使坯料拥有良好的可锻性。镁合金锻件适用于气密性要求较高的场合，具有高性能、组织致密、无孔隙等优点。

（3）冲压成形

镁合金板材一般采用热冲压成形工艺，所以需要对模具进行加热、控温，通常采用局部加热、局部冷却的方式，来获得更好的冲压成形能力。镁合金冲压成形工艺中，研究较多的是拉伸成形工艺。

（4）轧制成形

镁合金的冷轧性能不太好，冷轧时变形量小，加大变形量会产生裂边，所以镁合金板材通常采用热轧。轧制温度、轧制速度和压下量是板材轧制过程中的关键因素，镁合金轧制温度一般在225～450℃范围内，温度过高或过低都会使板材的性能变差。由于各向异性不利于之后的冲压成形，轧制过程中还要考虑板材的各向异性问题。为了提高轧制板材的效率和板材的性能，还研究出了一些新的镁合金板材轧制技术，如异步轧制、等径角轧制等。

变形镁合金一般指用挤压、锻造、轧制等塑性成形方法加工成形的镁合金[6]。变形镁合金组织细密，机械性能较好，被广泛应用于航空航天、国防军工和汽车工业等领域。在航空航天领域，由于变形镁合金的密度小，能够明显减轻零件质量，很早就被应用于生产零部件。用变形镁合金代替铝合金生产机翼，可以解决机翼疲劳问题。在国防军工领域，变形镁合金产品应用于实现武器装备轻量化。在国防现代化建设的需求下，变形镁合金在军事方面的应用逐渐增多。在汽车工业中，变形镁合金的一系列优点，使之可用于制造零部件实现汽车轻量化，汽车减少重量可以节省燃料，符合节能、省油等低碳环保要求。目前，变形镁合金应用于汽车上的制件包括：仪表板、方向盘、车身零部件等。

1.3 静液挤压技术

1.3.1 静液挤压原理与特点

静液挤压又称无凸模挤压或液力挤压[7]，原理如图1.1所示。静液挤压与普通挤压不同的是，坯料和挤压筒内表面不直接接触，二者之间充满介质，在挤压轴上施加的挤压力通过高压介质传递到坯料上实现挤压。因为静液挤压时坯料处于三向压应力状态，所以坯料变形时没有镦粗阶段，防止了坯料形成内部裂纹和缩孔，变形比较均匀，材料塑性明显提高