Forming Mechanism and Process Optimization of Magnesium Alloy Tail Wing Components Subjected to Radial Synchronous Loading

JIA Jingjing; ZHANG Minghao; ZHANG Zhimin; MENG Mu; MA Jun; HE Wenbin; LI Shaochuan

doi:10.12382/bgxb.2026.0020

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Forming Mechanism and Process Optimization of Magnesium Alloy Tail Wing Components Subjected to Radial Synchronous Loading

更新时间：2026-10-13

- Forming Mechanism and Process Optimization of Magnesium Alloy Tail Wing Components Subjected to Radial Synchronous Loading
- ACTA ARMAMENTARII Vol. 47, Issue 9, Pages: 260020(2026)
- 作者机构：
  
  1.郑州轻工业大学机电工程学院，河南郑州 450002
  2.河南省高端装备智能制造重点实验室，河南郑州 450002
  3.中北大学轻合金构件智能成形山西省重点实验室，山西太原 030051
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2026.0020
  CLC： TG146
- Received：05 January 2026，
  
  Revised：2026-09-05，
  
  Accepted：11 June 2026，
  
  Online First：10 September 2026，
  
  Published：30 September 2026
- 稿件说明：
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贾晶晶,张明昊,张治民等.镁合金尾翼构件径向同步加载成形机理与工艺优化[J].兵工学报,2026,47(09):260020.

JIA Jingjing,ZHANG Minghao,ZHANG Zhimin,et al.Forming Mechanism and Process Optimization of Magnesium Alloy Tail Wing Components Subjected to Radial Synchronous Loading[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(09):260020.
贾晶晶,张明昊,张治民等.镁合金尾翼构件径向同步加载成形机理与工艺优化[J].兵工学报,2026,47(09):260020. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0020.

JIA Jingjing,ZHANG Minghao,ZHANG Zhimin,et al.Forming Mechanism and Process Optimization of Magnesium Alloy Tail Wing Components Subjected to Radial Synchronous Loading[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(09):260020. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0020.

摘要

针对尾翼类薄壁构件径向挤压成形中存在的金属流动困难、翼片充填不完整、应变分布不均及组织调控困难等问题，提出径向同步加载成形工艺。以VW124A镁合金为研究对象，通过数值模拟与成形实验相结合的方法，探究了坯料形状、关键几何参数与工艺参数对金属流动行为、翼片充填性、等效应变分布及微观组织演变的影响。研究结果表明：选用空心圆棒作为初始坯料可有效扩大塑性变形区，显著提高平均等效应变值并改善其分布均匀性；增大芯部外径与壁厚尺寸有助于增强金属径向流速与充填能力；最优工艺参数为：挤压温度454 ℃、挤压速度1 mm/s、摩擦系数0.5。在此参数下开展成形实验，翼片充填完整，应变分布均匀，微观组织呈现沿径向连续分布的流线特征，高等效应变区晶粒细化明显，长周期堆垛有序相破碎充分，组织梯度与模拟应变场高度吻合，成形件在横截面方向与挤压方向上的拉伸屈服强度与极限抗拉强度均显著优于切削加工与径向挤压工艺所得构件。

Abstract

To address the challenges of inadequate metal flow， incomplete wing filling， uneven strain distribution， and difficulties in microstructure control during the radial extrusion of tail-wing-type thin-walled components， this paper proposes a radial synchronous loading and extrusion process for magnesium alloys. Taking VW124A magnesium alloy as the research material， the effects of billet shape， key geometric parameters and process parameters on the metal flow behavior， wing filling characteristics， equivalent strain distribution and microstructural evolution are systematically investigated through numerical simulation and forming experiments. The results demonstrate that a hollow circular billet can be selected as the initial stock to effectively expand the plastic deformation zone， and significantly increase the average equivalent strain and improves its distribution uniformity. The radial metal flow velocity and filling capacity of the metal are enhanced by increasing the core outer diameter and wall thickness. The optimal process parameters are determined as follows： an extrusion temperature of 454°C， an extrusion speed of 1 mm/s， and a friction coefficient of 0.5. The forming experiments conducted under these parameters show that the wing filling is complete and the strain distribution is uniform. The microstructure exhibits the continuous radial distribution of flow lines， the significant grain refinement in high-strain regions， and the thorough fragmentation of long-period stacking ordered （LPSO） phase. The microstructural gradient is highly consistent with the simulated strain field. The formed components have significantly higher tensile yield strength and ultimate tensile strength in both the transverse direction （TD） and extrusion direction （ED） than those produced by machining and radial extrusion processes.

关键词

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