稀土超磁致伸缩超声振动强化系统的研制与试验研究

发布时间：2017-11-07 20:26

  本文关键词：稀土超磁致伸缩超声振动强化系统的研制与试验研究

  更多相关文章： 稀土 超磁致伸缩 换能器 超声强化 有限元分析 粗糙度 硬度

【摘要】：零件的表面质量对其疲劳寿命有极其重要的影响,生产中通常采用滚压、喷丸强化等光整工艺来提高工件表面质量。但由于其各自的工艺缺陷,常规光整方法对工件表面质量提高有限。采用超声挤压强化技术对高速列车车轴等零件进行表面强化具有较好的加工效果。但由于通常采用的压电换能器振幅小、功率低以及存在过热失效等问题,限制了该方法的进一步推广应用。 稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)作为一种新型功能材料,具有能量密度高、输出振幅大、居里温度点高等特点,已经被应用到声呐及部分换能器的制造中。本文针对超声强化技术要求,设计了稀土超磁致伸缩换能器结构,并利用有限元法对换能器复合振子进行模态分析,得到其固有频率和模态图；对换能器的整体结构进行了有限元磁场分析,确认所设计结构与选材的合理性和有效性。随后,完成了稀土超磁致伸缩换能器的样机制造,选配了超声电源,并对其输出振幅进行测量分析,结果显示：激励波形为方波时,当工作频率为15KHz时输出振幅最大,可达12μm,比常用的压电换能器振幅2μm提高了五倍。 在上述工作的基础上,为所研制的稀土换能器选配了超声电源,设计并加工出用于超声强化的工具头,搭建了整套超声强化系统。基于此系统,对40钢进行超声强化试验研究,对比分析了超声振动挤压强化前后工件的表面粗糙度和硬度的变化。结果显示：超声强化后试件表面达到了镜面效果；在本文的试验条件下,粗糙度较前道工序下降了65%左右,表面硬度提高了20%左右。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U270.6;TB552

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张羊换,王国清,陈梅艳,解伟,江丽萍;粘结TbDyFe合金的组织及磁致伸缩性能[J];包头钢铁学院学报;2002年01期

2 李要;龙士国;涂林;何涛焘;;结构参数对超磁致伸缩致动器动态特性的影响[J];传感器世界;2010年02期

3 赵庆;材料的表面强化技术及其在滚动轴承中的应用[J];轴承;2000年09期

4 王义;鲍绍箕;;超声振动挤压强化工艺研究——强化方法及其工艺效果[J];电加工;1991年03期

5 王义;鲍绍箕;;超声振动挤压强化工艺研究(三)——工具头的磨损规律及其耐用度[J];电加工;1993年04期

6 张玉宝;张煜;;超磁致伸缩换能器驱动磁场均匀性的研究[J];电子机械工程;2006年04期

7 隋卫平,潘仲明,王跃科;一种新型的超声换能器驱动与回波检测电路设计[J];国防科技大学学报;2004年03期

8 周佩珍，沈军，徐永晨，郑洪，，蒋志红;超磁致伸缩材料Tb_（0．27）Fe_（2－x）的超声学研究[J];功能材料;1994年02期

9 许正功;陈宗帖;黄龙发;;表面形变强化技术的研究现状[J];装备制造技术;2007年04期

10 宋玉泉;徐振国;赵泼;刘颖;;金属平面滚压塑性精加工的实验分析[J];吉林大学学报(工学版);2006年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郑书友;旋转超声加工机床的研制及实验研究[D];华侨大学;2008年

本文编号：1153983