CN104862627A - 一种连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法 - Google Patents
一种连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，该方法是将镁合金薄板放入连续弯曲模具内对镁合金薄板进行连续弯曲变形，其方法过程为：将镁合金薄板置于底块和滑块上分别安装有弯曲顶头的连续弯曲模具内，底块和滑块上的弯曲顶头交错排列，底块和滑块上的弯曲顶头个数相差一个或者相等，将镁合金薄板置于底块弯曲顶头的顶端，压下滑块，使滑块弯曲顶头与镁合金薄板的上表面接触，然后继续压下滑块使镁合金薄板呈现弯曲角度θ，90°≤θ＜180°，然后以恒定速率拉/卷动薄板一端，使其向一个方向运动实现镁合金板材在上下两个方向进行连续多次的弯曲变形，然后对镁合金薄板进行退火处理。
Description
技术领域
本发明属于有色金属材料塑性加工领域，具体涉及一种连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法。
背景技术
镁合金具有质量轻、比强度与比刚度高、导热性好及电磁屏蔽能力强等一系列优点，在轨道交通、电子信息、航空航天及国防军工等领域具有广阔的应用前景。镁合金产品以铸造件特别是压铸件为主，然而铸造镁合金存在晶粒粗大、力学性能较差、易产生缺陷等缺点，大大限制了镁合金的应用。与铸造镁合金相比，变形镁合金材料更具发展前途，通过变形可以生产规格多样的板、棒、管、锻件及型材产品，并且可以通过材料组织的控制和热处理工艺的应用，获得比铸造镁合金材料更高的强度，更好的延展性，从而满足各种结构件的需要。然而镁合金具有密排六方的晶体结构，在轧制和挤压时容易形成较强的基面织构，室温下只有一个主要滑移面和两个基面滑移系开动，以及少量的{10-12}锥面孪生，开动的变形机制的数量远小于Von-Mises屈服准则：金属需要5个独立的滑移系协调变形，因此镁合金在室温下塑性变形能力较差。
研究表明，通过适当的加工工艺可有效控制镁合金的(0001)基面取向即织构控制，可产生织构软化，使基面滑移启动更加容易，从而改善其塑性，提高其成形性能。然而现有加工工艺如单向多道次弯曲工艺等仍存在不足，不能实现镁合金薄板的连续化生产，生产效率低，限制了其工业化应用。因此本发明提供了一种连续弯曲改善镁合金薄板成形性能的方法，不仅可以改善镁合金薄板的成形性能，还可以实现连续化生产，效率高，并可以实现自动化生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，通过对镁合金薄板进行连续弯曲变形使镁合金板薄板受到交变应力的作用来控制织构，从而达到改善镁合金成形性能的目的。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，将镁合金薄板置于底块和滑块上分别安装有弯曲顶头的连续弯曲模具内，底块和滑块上的弯曲顶头交错排列，压下滑块，滑块沿着连杆下移，使滑块的弯曲顶头与镁合金薄板上表面接触，底块的弯曲顶头与镁合金薄板下表面接触，然后继续压下滑块使镁合金薄板呈现弯曲角度θ，90°≤θ＜180°，然后以恒定速率拉/卷动薄板一端，薄板拉出模具记为一道次，然后对镁合金薄板进行矫直及退火处理。
优选的，将薄板重复放置于弯曲模具内实现镁合金薄板2次以上道次变形。
优选的，在变形完成后进行退火处理，或者在道次变形之间对镁合金薄板进行退火处理。
优选的，变形后进行退火处理时退火温度为260-450℃，退火时间为30～120分钟，道次变形之间对镁合金薄板进行退火处理时退火温度为260～400℃，退火时间为30～60分钟。
优选的，所述连续弯曲模具底块和滑块上的弯曲顶头个数相同或者相差一个。
优选的，滑块的弯曲顶头个数为4个，底块的弯曲顶头个数为5个。
优选的，弯曲过程中薄板带动速率为2.9m/min。
优选的，所述的接触部分采用润滑油润滑。
本发明的有益效果在于：1)本发明通过对镁合金薄板进行连续弯曲试验，使镁合金薄板的上下表面受到拉应力与压应力交替的作用；由于在弯曲过程中板材的内表面收到压应力，容易产生{10-12}拉伸孪晶，外表面受到拉应力，由非基面滑移控制，再反向弯曲时内外表面互换，应力状态互换，由于{10-12}拉伸孪晶的极性，在受到相反的力的情况下发生退孪生现象，由于孪晶，滑移和退孪生的交互作用导致薄板的基面织构减弱。因此，本发明通过连续弯曲技术来削弱了镁合金薄板的基面织构，达到了提高镁合金薄板的成形性能的能力的目的，解决了现有镁合金薄板较强基面织构导致其塑性变形能力差的问题；2)本发明可用于连续化生产，效率高，以及可实现自动化。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为对镁合金薄板进行连续弯曲变形的弯曲模具的结构示意图，其中1.连续弯曲模具，2.镁合金薄板，3.底块，4.滑块，5.弯曲顶头，6.连杆，7.压下螺丝，8.电机；
图2为弯曲顶头局部放大图，其中∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为弯曲顶头的圆角；
图3中(a)为未经过弯曲变形的镁合金薄板基面极图，(b)为经过弯曲变形的镁合金薄板基面极图；
图4中(a)为未经过弯曲变形的镁合金薄板的杯突试样，(b)为经过弯曲变形的镁合金薄板的杯突试样。
具体实施方式
实施例1
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有4个弯曲顶头，底块安装有5个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下3.2mm，使薄板的弯曲角度为160°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为弯曲顶头的圆角。然后打开电机8，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了8次，即向上4次，向下4次。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为350℃，退火时间为60分钟。
图3中(a)为未经过弯曲变形的镁合金薄板基面极图，(b)为经过实施例1所述弯曲变形的镁合金薄板基面极图；从图3可看出原始镁合金薄板为典型的基面织构，晶粒c轴主要集中在薄板的厚度方向上，经过实施例1后，基面织构强度明显降低，并且部分晶粒的c轴向轧制反向偏转。
经过实施例1后，镁合金薄板的屈服强度从159Mpa降低到135Mpa，塑性应变比r从2.80降至1.60，加工硬化指数n从0.25增加至0.29，延伸率从12.3％增加至14.6％，图4中(a)为未经过弯曲变形的镁合金薄板的杯突试样，(b)为经过弯曲变形的镁合金薄板的杯突试样，从图4可看出杯突值从3.7mm增加至5.2mm，塑性变形能力得到明显的改善。
实施例2
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有4个弯曲顶头，底块安装有5个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下5.8mm，使薄板的弯曲角度为146°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为弯曲顶头的圆角。然后打开电机8，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了8次，即向上4次，向下4次。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为350℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从3.7mm增长到5.5mm，成形性能得到明显的提高。
实施例3
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有3个弯曲顶头，底块安装有4个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下5.8mm，使薄板的弯曲角度为146°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了6次，即向上3次，向下3次。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为450℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm增长到3.6mm，成形性能得到明显的提高。
实施例4
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有3个弯曲顶头，底块安装有4个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下8.3mm，使薄板的弯曲角度为135°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了6次，即向上3次，向下3次。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为450℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm增长到4.0mm，成形性能得到明显的提高。
实施例5
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有2个弯曲顶头，底块安装有3个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下5.8mm，使薄板的弯曲角度为146°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了4次，即向上2次，向下2次。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为260℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm增长到3.3mm，成形性能得到明显的提高。
实施例6
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有2个弯曲顶头，底块安装有3个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下10.0mm，使薄板的弯曲角度为126°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了4次，即向上2次，向下2次。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为260℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm增长到3.8mm，成形性能得到明显的提高。
实施例7
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有2个弯曲顶头，底块安装有3个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下10.0mm，使薄板的弯曲角度为126°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了4次，即向上2次，向下2次。板材拉出模具后为1道次，再进行第2道次连续弯曲，中间无退火。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度分别为260℃，300℃，400℃和450℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm分别增长到5.1mm，5.0mm，5.3mm和5.2mm成形性能得到明显的提高。
实施例8
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有2个弯曲顶头，底块安装有3个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下10mm，使薄板的弯曲角度为126°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了4次，即向上2次，向下2次。板材拉出模具后为1道次，再进行第2道次连续弯曲，中间260℃退火30分钟。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为260℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm增长到5.1mm，成形性能得到明显的提高。
实施例9
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有2个弯曲顶头，底块安装有3个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下10.0mm，使薄板的弯曲角度为126°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了4次，即向上2次，向下2次。板材拉出模具后为1道次，再进行第2～4道次连续弯曲，中间无退火。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为450℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm分别增长到5.2mm，4.8mm，4.7mm成形性能均得到明显的提高。
实施例10
结合附图1说明，将带状的镁合金薄板2置于连续弯曲模具1内，滑块安装有2个弯曲顶头，底块安装有3个弯曲顶头，镁合金薄板2和连续弯曲模具1接触部分以润滑剂润滑，将镁合金薄板2置于底块弯曲顶头5的顶端，旋转压下螺丝7，滑块沿着连杆6下移，使滑块弯曲顶头5与镁合金薄板2的上表面接触。以此为起点，旋转压下螺丝7向下压下11.5mm，使薄板的弯曲角度为120°，其中弯曲顶头5与镁合金薄板2形成的角度图如2所示，图2为上模弯曲顶头局部放大图，其∠AOB为镁合金薄板弯曲的角度，∠COD为上模弯曲顶头的圆角。然后打开电机7，薄板以2.9m/min被拉动。当镁合金薄板2被完全拉出连续弯曲模具1后停止，镁合金薄板2被连续弯曲了4次，即向上2次，向下2次。然后对镁合金薄板进行退火处理，退火温度为450℃，退火时间为60分钟。经过连续弯曲变形后镁合金薄板的杯突值从2.3mm增长到4.7mm，成形性能得到明显的提高。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：将镁合金薄板置于底块和滑块上分别安装有弯曲顶头的连续弯曲模具内，底块和滑块上的弯曲顶头交错排列，压下滑块，使滑块的弯曲顶头与镁合金薄板上表面接触，底块的弯曲顶头与镁合金薄板下表面接触，然后继续压下滑块使镁合金薄板呈现弯曲角度θ，90°≤θ＜180°，然后以恒定速率拉/卷动薄板一端，薄板拉出模具记为一道次，然后对镁合金薄板进行矫直及退火处理。
2.根据权利要求1所述连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：将薄板重复放置于弯曲模具内实现镁合金薄板2次以上道次变形。
3.根据权利要求2所述连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：在变形完成后进行退火处理，或者在道次变形之间对镁合金薄板进行退火处理。
4.根据权利要求1或3所述连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：变形完成后进行退火处理时退火温度为260-450℃，退火时间为30～120分钟，道次变形之间对镁合金薄板进行退火处理时退火温度为260～400℃，退火时间为30～60分钟。
5.根据权利要求1所述连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：所述连续弯曲模具底块和滑块上的弯曲顶头个数相同或者相差一个。
6.根据权利要求5所述连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：滑块的弯曲顶头个数为4个，底块的弯曲顶头个数为5个。
7.根据权利要求1所述连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：弯曲过程中薄板带动速率为2.9m/min。
8.根据权利要求1所述连续弯曲改善镁合金薄板冲压性能的方法，其特征在于：所述的接触部分采用润滑油润滑。
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