高浮雕银章热压材料本构模型及成形特性研究

随着纪念币成形向高浮雕、大变形方向的发展,传统的通过冷加工方法的纪念币挤压成形已无法满足大变形的成形要求,为了解决高浮雕银章成形困难的问题,研究了热加工条件下的银章成形特性.通过Gleeble3500单向压缩试验对25~600℃的银材料热流动行为进行研究,结合有限元仿真软件研究材料的成形性能与热压工艺,随后开展了高浮雕银章热压试验.通过Gleeble3500试验确定了银材料的热压金属流动行为,在25℃时存在明显的加工硬化现象,而高温时回复再结晶软化机制占据主导地位.利用Johnson-Cook本构方程实现了对应力-应变曲线的分温度区间描述.依据拟合的Johnson-Cook本构模型开展25~600℃纯银板坯杯突有限元仿真,研究温度、摩擦系数和冲压速度对板坯成形的影响.采用杯突值(IE)来衡量材料的变形能力,结果表明高温、低摩擦、低冲压速度时,材料拥有更大的IE值.当温度从25℃增大到600℃时,IE值随之增大了94.7%.在同一温度下,当冲压速度从3 mm/min增大到12 mm/min、摩擦系数从0增大到0.100时,IE值均减小,减小幅度在10.9%以内.开展的高浮雕银章热压试验也验证了热压成形特性,在温度高时浮雕的填充效果更好.600℃时银章的浮雕填充饱满,而25℃和300℃分别出现了饼坯开裂和压印不足的缺陷.高浮雕银章的热压结果表明了热加工条件下银章的成形特性优于冷加工成形,本研究工作可为高浮雕银章的热压成形理论及应用技术的发展奠定基础.