[發明專利]一種鎂合金板材室溫高應變速率超聲拉深微成形的方法

在審

• 申請號: 202310428543.2
• 申請日: 2023-04-20
• 公開（公告）號: CN116493473A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 徐紫玥;劉歡;孫超;吳玉娜;袁玉春;江靜華;馬愛斌
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B21D22/20
• 分類號: B21D22/20
• 代理公司: 南京群邁知識產權代理有限公司 32690
• 代理人: 安士影

本發明公開了一種鎂合金板材室溫高應變速率超聲拉深微成形的方法，屬于變形鎂合金材料加工技術領域，包括以下步驟：步驟一，取變形鎂合金板材，在變形鎂合金板材表面覆蓋一層EVA薄膜；步驟二，將覆膜后的變形鎂合金板材置于拉深成形模具的工作臺中，進行超聲拉深成形；利用超聲振動壓頭對覆膜后的變形鎂合金板材進行高應變速率超聲拉深成形，得到鎂合金成形件。本發明能夠在室溫下實現鎂合金板材高應變速率超聲微成形，克服現有高溫條件下存在表面氧化等缺點，并且該技術工藝簡單，能夠大幅降低成形力，實現了鎂合金室溫拉深成形。

技術領域

本發明涉及一種鎂合金板材的快速成形方法，尤其涉及一種利用超聲振動拉深模具使鎂合金板材實現高應變速率拉深微成形的快速制備方法，屬于變形鎂合金材料加工技術領域。

背景技術

鎂合金作為21世紀綠色工程結構材料，具有密度低、比強度高、阻尼減震性能良好、高疲勞強度、電磁屏蔽性能好、尺寸穩定性好等一系列優點，在航空航天、交通運輸和通信行業中有廣闊的應用前景。然而，鎂合金屬于密排六方晶體結構，在室溫下可開動的獨立滑移系較少，導致變形鎂合金的室溫成形性能較差，只有變形溫度超過300℃時，柱面和c+a錐面滑移才能開動。目前提高鎂合金成形能力主要通過在較高溫度下進行熱機械化加工、劇烈塑性變形，通過連續動態再結晶獲得晶粒細化，通常得到的晶粒尺寸＜10μm。

目前在實際應用中，不同體系的鎂合金在高溫下利用微成形的方法能夠制備出高性能、高精度的微小零部件，在電子信息、精密器械等領域有著廣泛應用前景。應用于合金板材的微成形方法主要包括傳統機械成形、液壓成形、氣壓成形等，氣壓微成形方法通過引入氣體驅動作用獲得均勻的沖模壓力，變形更加均勻，但是工序繁瑣、生產效率低，液壓成形普遍需要在高溫條件下進行，對模具的密封性要求較高、降低模具使用壽命。從近年來的研究可以發現，在高溫下成形不僅增加生產成本、損耗模具，并且無法滿足加工成形所需的塑性要求，因此開發一種能夠在室溫或較低溫度下實現鎂合金板材優異成形能力的技術非常重要。

針對上述問題，本發明提出一種新型超聲振動拉深微成形技術，在室溫條件下將超聲振動引入到鎂合金板材拉深過程中，能夠在短時間內實現鎂合金板材的室溫高應變速率拉深微成形。

發明內容

本發明提供一種鎂合金板材室溫高應變速率超聲拉深微成形的方法，該法能夠在室溫下實現鎂合金板材高應變速率超聲微成形，克服現有高溫條件下存在表面氧化等缺點，并且該技術工藝簡單，能夠大幅降低成形力，實現了鎂合金室溫拉深成形。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種鎂合金板材室溫高應變速率超聲拉深微成形的方法，包括以下步驟：

步驟一，取變形鎂合金板材，在變形鎂合金板材表面覆蓋一層EVA薄膜；

步驟二，將覆膜后的變形鎂合金板材置于拉深成形模具的工作臺中，進行超聲拉深成形；

利用超聲振動壓頭對覆膜后的變形鎂合金板材進行高應變速率超聲拉深成形，得到鎂合金成形件。

鎂合金主要為變形鎂合金，包括Mg-Al系(AZ)、Mg-Zn系(ZK)、Mg-Gd系(ZW)、Mg-Y系(WE)、Mg-Li系(LA)變形鎂合金，以及其他系列合金元素總量不超過6％的鎂合金。

變形鎂合金板材的厚度為0.1～0.8mm。

超聲拉深成形的工藝包括以下步驟：

S01，將變形鎂合金板材放置在拉深成形模具的凹模上，在變形鎂合金板材的上表面覆蓋EVA薄膜，獲得板料，閉合凹模上的壓邊圈以壓住板料；

S02，控制凹模上方的、柱狀的凸模和環形的壓邊圈同步向下運動，直到壓邊圈完全貼合凹模，同時凸模與板料表面接觸，并保持至少60秒；