衝壓生產相比其他成形加工方法來說具有如下優點:生產效率高,操作簡單,裝配和使用要求低,適合工業大批量生產;零件表麵光潔,尺寸精度高,互換性好;衝壓製品強度高,成品形狀相對其他加工方法複雜;材料利用率高,產品成本相對低。因而,衝壓技術廣泛用於汽車、摩托車、家用電器外殼、各種殼型零件的板材加工。目前,鋼板和鋁合金板冷衝成形應用最普遍,如用在車輛的內外殼板、承載地板、複合釺焊板、冷凝器、散熱片、擋泥板、空氣導流板等。
鎂合金衝壓產品在汽車零部件的應用可顯著減輕車重,降低能耗,減輕環境汙染。在電子工業中,手機、電視、電腦外殼等采用鎂合金板材生產。其中衝壓件尺寸精確,生產效率高,具有良好的應用前景。研究鎂合金板材衝壓技術具有重要的意義與經濟效益。
對鎂合金板材的衝壓成型性能進行細致而詳細的試驗,能夠使我們科學與經濟地生產鎂合金衝壓件,同時合理而正確地依據衝壓成品要求選用鎂合金板材。本節選取了具有代表性的試驗方法,對MAZ31鎂合金板材的衝壓成型性能進行了研究,得出了鎂合金板材的衝壓成型性能數據,為鎂合金板材的衝壓成形工藝製定提供了豐富的數據參考。
8.1.1鎂合金板材的拉伸試驗及性能指標
拉伸試驗是最普通的一種試驗方法,它所測定的一係列強度、塑性和變形抗力方麵的性能,在很大程度上反映了材料在衝壓過程中的性質。試驗的標準形狀和具體尺寸根據板材的厚度而異,其具體尺寸按照GB/T 228—2002來確定。參與試驗的鎂合金板材分為交叉軋製和單向軋製兩種板材。
8.1.1.1基本力學性能指標
兩種板材室溫力學性能。
由表中數據可以看出,交叉軋製的板材的強度和伸長率較單向軋製的板材的相應指標大。即板材在變形時能夠產生的最大變形和承受的最大變形力大,也就是說交叉軋製對於板材力學性能的提高具有明顯的效果。同時,交叉軋製生產的MAZ31鎂合金薄板的力學性能已能夠達到國家標準。
8.1.1.2應變硬化指數n值
金屬經過塑性變形後,強度、硬度增加,而塑、韌性降低的現象稱為加工硬化。從金屬的真實應力曲線也可以看出,應力值始終隨著變形量的增加而增加。一般地,金屬材料的硬化規律服從指數曲線:
當材料拉伸到縮頸產生時,P有極大值,所以
n的物理意義就是材料拉伸時剛要出現縮頸時的應變,也就是最大均勻應變。
因此,硬化指數n是在塑性變形過程中材料硬化的強度。它是板材在塑性變形過程中變形強化能力的一種重要量度。n值越大,表示材料強化度越高,在同樣的變形程度下真實應力增加得越多,衝壓時硬化就越顯著,這對以後的變形越不利。但是在伸長類變形過程中,n大說明該材料的拉伸失穩點較晚,這對於脹形、擴孔、翻邊和拉伸件的底部變形區等的成形來說,在同樣的應力狀態下,可獲得較大的極限變形程度,從而可以減少衝壓工序的道數,也即可以推遲破裂點的到來。同時,可以使變形均勻性好,變形後零件的壁厚均勻,材料不易產生裂紋,剛性大,精度高,零件的表麵質量也較好,所能給出的極限變形程度高。因此,n值越大的板材衝壓成形性能越好。
n值的測量和計算方法依據GB/T 5028—1999執行。給出了計算得到的厚度為0.8 mm的MAZ31鎂合金板材的應變硬化指數n值,給出了常用材料的應變硬化指數。
由中數據可以看出,交叉軋製生產的鎂合金板材的n值明顯大於單向軋製生產的板材的n值,因而其衝壓成型性能得到明顯提高。
8.1.1.3塑性應變比r值
板材試樣拉伸試驗時,寬度方向應變εb與厚度方向應變ε1之比稱為塑性應變比(r值)。它表明了相同的受力條件下,板材厚度方向上的變形性能和板材平麵方向上的變形性能的差別。反映了材料的壓縮類成形性能,即材料在板平麵內承受拉力或壓力時抵抗變薄或變厚的能力,也即板材在平麵方向和厚度方向上變形的難易程度。具體來說:
當r>1時,板材在寬度方向收縮比厚度變薄更容易些;當r