冷轧深冲性能的改进——镁合金薄板高温退火

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1、冷轧深冲性能的改进——镁合金薄板高温退火K.Mori,H.TsujiToyohashiUniversityofTechnology,Japan摘要通过高温退火使AZ31镁合金板材冷轧深冲性能得到改善。从不加热冷深拉延试验来研究退火温度的影响。商业上成功的将退火温度优化在常温下形成圆形杯，即一个极限拉深比为1.72达到退火温度500℃。增加伸长率，减少面积，n值和R值，并减少硬度有效改善拉伸性能通过退火。该仪器让冷拉深不加热变得比常规温拉深简单多了。对润滑剂的影响，模具和冲床和之间的间隙，角落上深冲冲头半径进行了检查。结果发现室温下的退火温度高，较为薄的镁合金杯更好。1．

2、简介镁合金的应用在电气和汽车产品会增加，因为强度高。虽然镁铝合金产品主要由压铸和触融模制但冲压过程有吸引力，因为较高的生产力，墙厚小，强度高，等等[1,2]。铝合金在室温下延展性低因为防滑系统，在200到300°C之间延展性大大加强。热冲压是常见的镁合金板材。在热冲压时，通过对模和压边的凸缘部分的局部加热改善成型性，用一个内置加热器，减少流动应力和增加延展性在凸缘部分[4,5]。镁合金板材的冷成形是有限制的，如较为小的变形，如弯曲，大变形过程，如拉深和膨胀的过程通常是困难。虽然热拉深成形性高，但设备复杂，因为有内置加热器，在冲压行业发展冷拉深工艺是必须的。据报道，商用的

3、镁合金板材极限拉深比相当低，1.2-1.4[6]。虽然在热成形的温度下是使表面晶粒细化下降，但常温下还没有达到。在本论文中，商用镁合金板材通过高温退火提高冷深冲性能。从深拉伸实验研究中，退火温度，润滑和工具对深冲的几何形状的影响。2．深冲过程商用AZ31镁合金板材厚度在0.5毫米的冷轧深冲合金板。AZ31表示包括约3％，铝和锌1％，是最典型的镁合金。拉伸模具安装在250千牛螺杆驱动型通用测试仪器上。通过调整螺栓和碟形弹簧组成的夹具压边力定于1千牛。模具的直径在20毫米，打孔角半径为R=2和5毫米，模具和冲床在通过改变冲头使间隙直径在c=0.5，0.6和0.7毫米之间。因

4、为碾压az31镁薄板发生严重变形，薄板因退火成形性得到改善。在退火时，毛坯被包裹在铝箔里保护是为了抗氧化。退火温度为350至500摄氏度，持有时间在1小时。3．镁合金板材高温退火处理后的性能对于未经退火薄板，甚至在低拉伸比=1.32发生断裂如图。1（A）。镁合金板材退火图所示的薄板是深拉伸。1（B），其中T是退火温度。（a）试样(b)T=500℃图1：商用AZ31镁合金板材的冷轧深冲未经退火拉伸比=1.32该组织的AZ31镁合金板材的退火如图2。虽然试样薄板的晶粒很分散，由于退火再结晶晶粒变圆了（a）试样(b)T=500℃图2：在AZ31镁合金板材未经退火与退火后的组织

5、图3：没有经过退火的薄板应力-应变曲线镁合金板材的应力——应变曲线与未经退火拉伸试验所得的图3。试样长度和宽度分别为40毫米，12.5毫米，分别给拉伸速度5mm/min。样本切在0，45和90度方向的板材轧制方向。由于退火，流动应力减小，伸长率增加和方向的影响变小。AZ31镁合金板材拉伸试验伸长率，面积减少和退火温度的变化的所得的如图4。伸长率和提高退火温度面积减少，退火温度的影响很小。图4：AZ31镁合金板材的拉伸试验获得的伸长率和面积的减少与退火温度的变化AZ31镁合金板材退火温度为T时晶粒直径和硬度的变化图5。随着退火温度的升高，硬度降低和晶粒直径的增加。图5：A

6、Z31镁合金板材的晶粒直径和硬度随退火温度的变化过程表1给出了退火后力学性能的变化。退火后屈服应力，拉伸强度和硬度下降，伸长率，面积减少，n值和R值增加。这导致在深冲的改善。但R=2毫米时极限拉伸比和退火温度之间的关系如图6所示，结果当R=5毫米时只有在500℃时增加。随着退火温度的升高，极限拉伸比增加，呈现出峰值在500℃，而氧化性显著高于500℃。虽然用于传统的拉深薄板退火温度为300℃左右，这比冷拉深温度更高。发现高温退火是有益于镁合金板材的冷拉深。在T=500℃取得了以下成果。表1：商用AZ31镁合金板材的力学性能在退火后试样T=500℃屈服应力/MPa2131

7、56抗拉强度/MPa273246维氏硬度/高压61.654.6伸长/%18.122.2减少区域/%20.823.3N值0.140.27R值1.341.70图6：极限拉伸比和退火温度之间的关系。4．经高温退火的镁合金板材的冷轧深冲裂缝的形成是由于改变了润滑剂由图7所示，拉伸比的变化。断口出现冲油基润滑剂，二硫化钼和聚四氟乙烯喷涂各地的角落，而聚四氟乙烯薄板凸缘边缘断口周围的出现。(a)二硫化钼，α=1.70，没有裂缝（b）二硫化钼，α=1.75凸缘边缘裂缝（c）聚四氟乙烯板，α=1.70图7：冲压杯没有断口在C=0.6mm和R=2毫米不同的