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1、模具技术2010.No.21文章编号:100124934(2010)0220001203ZL101合金等温微挤压试验研究赵雅珠,于沪平,陈金晶(上海交通大学塑性成形工程系,上海200030)摘要:为了对ZL101合金等温微挤压过程中成形温度、挤出直径等参数变化对成形载荷的影响规律进行研究,设计了半固态微挤压试验模具并完成挤压成形。试验结果表明:微挤压最大挤压力随着挤出直径的缩小逐渐增大;成形载荷随着成形温度的升高逐步下降,而且进入半固态区间后的成形载荷降幅明显大于高温固态区间,这可以通过不同状态下变形的微观机理结合实际微观组织照片进行解释。关键词:ZL101合金;微挤压;等温成形;试验
2、;研究中图分类号:TG379文献标识码:AAbstract:Inordertostudythevirationeffectsofparameterssuchasdeformationtempera2turesandextrusiondiametersontheformingloadofZL101alloymicro2extrusion,asemi2solidmicro2extrusiondiewasdesignedandtheisothermalmicro2extrusionwasimplemented.Resultsshowedthatthemaximumextrusionforce
3、increasedwiththedecreaseofextrusiondiameterandtheformingloaddecreasedwiththeriseofformingtemperature.Theformingloadapparentlydecreasedmorequicklywhenthetemperaturewasinthesemi2solidregionthaninthesolidregion.Thisphenomenoncouldbeexplainedbythemicroformingmecha2nismandtherealmetallographsindiffer
4、entconditions.Keywords:ZL101alloy;microextrusion;isothermalforming;experiment;study0引言成形缺陷的出现。针对传统热变形的不足,近年来逐渐发展传统的热成形工艺通常是将坯料从加热炉起来新的材料加工工艺———等温成形。等温成内移至常温状态下或者经过预热的模具中进行形是通过模具和坯料在变形过程中始终保持同成形。加热的目的是降低材料变形抗力、提高一温度来实现的,该工艺有效地避免了坯料在材料塑性以有利于成形过程的稳定进行。但变形过程中由于温度降低和表面激冷而导致的是[1],在多数情况下,因热变形时的模具预热温度问题
5、。远低于坯料温度,在成形过程中,由于坯料与模本文将半固态材料良好的流动成形性能与具之间的温差较大,会使坯料温度急剧降低,不等温成形工艺结合起来,通过不同挤出直径和成同部位温度梯度变大,导致材料变形抗力增加、形温度条件下ZL101合金等温微挤压试验,对半塑性降低。尤其是微小构件的成形过程中,由固态等温微成形工艺[227]的可行性以及影响成形于材料塑性下降、流动性变差,经常会导致制件的挤压尺寸及温度因素进行了初步探索。收稿日期:2010201213作者简介:赵雅珠(1986-),男,硕士研究生。2DieandMouldTechnologyNo.220101半固态材料的二次重熔从变形挤压比可
6、以看到,半固态微挤压挤压比远大于常规挤压挤压比,这也从一定程度上说本文选用的ZL101合金属于Al2Si系铸造明了半固态材料具有良好的成形性能。成形温铝合金[8],半固态区间565～615℃[9]。通过在度选择565℃、570℃和575℃,按照图3固相材料凝固过程中施加强烈的电磁搅拌,将率—温度关系曲线,3个温度点对应的固相率分ZL101合金的铸态枝晶组织打碎,得到非枝晶别为75%、58%和54%,属于半固态触变挤压态的坯料,其微观组织形态如图1所示。成形范畴。挤压速度由于不在本文试验研究范围之前首先要将已经制备的坯料加热到指定温度,内,所以统一选择8mm/min。当变形温度达到半固态
7、区间,经过保温后,细小枝晶碎片会逐渐长大,并演化为球状形态,为成形创造有利的条件。图2为ZL101合金坯料加热到565℃、保温3min后的微观组织形态。图3ZL101半固态铝合金材料固相率随[10]温度变化曲线为了对成形载荷变化进行量化的研究,选用挤压载荷—行程曲线中的最大挤压力作为评价指标,得到图4不同挤压温度下最大挤压力随挤出直径的变化。从图中可以清楚地发现,微挤压成形最大挤压力随着挤出直径的减小呈现平稳上升的趋势。图4不同变形温度下挤出直
