超声振动挤压强化实验研究与性能预测

发布时间：2020-02-14 07:06

【摘要】：超声振动挤压强化技术作为一种新型的表面强化技术,已经得到国内外专家和学者的关注和重视。超声振动挤压强化技术利用超声加工的原理,在普通挤压加工的基础上,加入超声振动,使挤压工具产生高频振动,在挤压力的作用下,挤压工具与旋转的零件表面产生相互接触挤压,从而使零件表面的材料产生一定的冷作硬化,降低零件的表面粗糙度,提高零件的表面硬度,使零件的使用寿命得到了提高。本文以常用的45号钢为试样材料,通过正交试验法则设计实验方案,利用压电陶瓷换能器、自主设计的挤压工具头与变幅杆、以及数控机床组建超声振动挤压系统,进行超声振动挤压强化加工实验研究;对实验结果进行分析研究,得出机床主轴转速、进给速度、挤压力、挤压工具头的振幅和挤压次数等工艺参数对超声挤压强化的表面粗糙度和硬度的影响规律;对加工零件表面的金相组织进行观察和分析,得出超声振动挤压强化的内在机理;利用支持向量机理论,建立超声挤压强化表面性能的非线性模型,找出超声振动挤压参数的影响规律,得出最佳参数。通过超声振动挤压实验研究,45号钢零件表面材料发生塑性变形,其金相组织发生变化,晶粒被拉长,发生细化现象,晶粒间的间隙变小;零件的表面粗糙度得到大幅度的减小,表面光泽度变好,表面的硬度也得到了一定的提高。根据正交实验的极差分析,在超声振动挤压强化加工中,施加至工件的挤压力对强化工艺的影响最大,挤压工具的进给速度和超声强化的次数的影响也是比较大的,而机床主轴转速以及挤压工具的振幅对超声振动挤压工艺的影响相对较小。根据超声挤压强化表面性能的非线性模型,基于支持向量机的理论,得出零件表面粗糙度随着挤压力的增大而减小,随着进给速度的不断增加而增大。零件表面的硬度会因为挤压力的增大而增大,但是却会随着挤压次数的增多出现先增大后不变的趋势。超声振动挤压强化加工技术可以有效的降低轴类零件表面粗糙度,提高表面硬度,但是不同的工艺参数对超声挤压加工的效果有不同的影响,在进行超声振动挤压强化时,要根据不同的材料和要求,选择合适的工艺参数,提高零件表面的机械性能,延长其使用寿命。
【图文】：

第一章 绪 论使用的低频率的电信号转变为高频率的电信号，一般为两万赫号接入超声换能器当中，通过换能器将电信号转变为高频的振变幅杆将低振幅的振动放大为高振幅的振动运动，最后通过超声上，对工件进行加工[8]。声技术的不断进步，超声加工技术广泛的应用到各个领域，主要、超声破碎等，除了在工程加工领域，超声加工还被应用到带来了巨大的贡献[9]。动挤压强化加工作为超声加工的一种典型代表，，充分利用了超声挤压加工，利用高频振动的工具头对零件表面进行高频挤压，在同作用下，工件表面发生塑性变形，波峰被压平，波谷由于材料变得平整，并且产生残余压应力，抑制裂纹的产生生和发展。图 1.1 为经过超声振动挤压加工后的零件，表面变得非常光

图 3.5 变幅杆模型的网格图图 3.6 变幅杆自由状态下各阶固有频率分结束后，在自由状态下对该变幅杆模型进行 20 阶模态分析，频率，如图 3.6 所示；在各阶固有频率中选取一阶与设计频率最们设计的频率 20000Hz，在图 3.6 中可以得出变幅杆 12 阶固有频z；在 12 阶状态下对变幅杆模型进行位移分布和位移矢量的求解，
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG663;TG376

【参考文献】

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本文编号：2579422