薄板微细成形摩擦行为建模与实验研究
发布时间：2020-12-15 11:06
界面摩擦是金属薄板成形过程中的重要边界条件之一,是影响零件质量的关键要素。随着板料厚度的减小,表面积体积比增大,摩擦对成形过程的影响将更加显著;当板料厚度减小到微介观尺度,晶粒尺寸对成形行为的影响不可忽略,从而产生显著的尺度效应。传统的摩擦模型如库伦摩擦模型、常因子摩擦模型、通用摩擦模型等,未对摩擦过程中晶粒的影响进行系统的描述,难以适用于微细薄板成形过程,因此对微细薄板成形工艺中界面摩擦行为及晶粒尺度效应的研究具有重要价值。本文以金属成形中模具与工件的摩擦行为预测为目标,围绕多晶金属材料在摩擦过程中的表面变形与损伤及晶粒尺寸对摩擦的影响展开研究,并结合微细金属薄板辊压等成形工艺,对零件的表面划痕以及成形质量进行预测,通过工艺实验验证了理论方法的有效性。本文的主要研究工作包括:1)多晶金属材料界面摩擦行为的晶粒尺度效应实验研究目前针对塑性多晶材料的摩擦晶粒尺度效应的实验研究结论存在争议,不同的学者采用不同实验方法,得到了摩擦系数随晶粒尺寸的增大而增大、减小以及不变的结论。为了探究摩擦晶粒尺度效应,本文根据摩擦的黏着和犁沟两种主要机理的不同特性,设计了接触副表面的硬度和粗糙度,并开展销盘...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
界面摩擦对薄板成形的影响及其尺度效应Fig.1-2Theinfluenceofinterfacialfrictiononmetalsheetforminganditssizeeffects
上海交通大学博士学位论文4图1-3 四种摩擦润滑状态[14]Fig. 1-3 Four kinds of lubricating conditions[14]厚膜润滑状态：如图 1-3（a）所示，当润滑膜的厚度大于 10 倍接触表面的粗糙度时，可认为是厚膜润滑状态。在厚膜润滑区，接触表面被一层连续的润滑膜隔开，润滑膜的厚度远大于接触表面粗糙度（RMS）和润滑液分子尺寸。此时，摩擦力由润滑液的物理特性决定，摩擦系数一般小于 0.05。由于模具与工件完全被隔开，在厚膜润滑状态下，模具表面形貌对材料表面变形几乎没有影响薄膜润滑状态：如图 1-3（b）所示，当润滑液膜的厚度为接触表面粗糙度的3 到 10 倍时
[15]：图1-4 摩擦力的四个组成部分[15]Fig.1-4 Four components of friction force[15]表面接触的黏着阻力：干摩擦时金属与金属接触以及边界润滑状态下边界层与边界层接触都是在接触表面产生黏着力，形成冷焊结点。在相对滑移过程中，冷焊结点被切向力剪断。黏着阻力就是抵抗这种冷焊结点剪断的切向阻力，用 表示；表面接触的变形抗力：在滑移过程中，模具表面形貌侧面与材料表面形貌的侧面接触，使材料形貌发生变形，从而产生阻碍相对滑动的力，这个阻力称为摩擦力的变形力分量，用 表示；模具形貌的犁切阻力：在接触过程中，模具表面的形貌在正压力的作用下，压入材料表面一定深度。当滑移发生时，模具形貌将推动滑移方向上的材料向两侧或向下流动
【参考文献】：
期刊论文
[1]DLC薄膜摩擦行为对微拉深工艺的影响(英文)[J]. 王春举,王传杰,郭斌,单德彬. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(09)
博士论文
[1]介观尺度薄板成形流动应力和摩擦系数的理论与试验研究[D]. 段先云.华南理工大学 2013
[2]微/介观尺度下薄板成形建模分析与实验研究[D]. 彭林法.上海交通大学 2008
本文编号：2918164
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
界面摩擦对薄板成形的影响及其尺度效应Fig.1-2Theinfluenceofinterfacialfrictiononmetalsheetforminganditssizeeffects
上海交通大学博士学位论文4图1-3 四种摩擦润滑状态[14]Fig. 1-3 Four kinds of lubricating conditions[14]厚膜润滑状态：如图 1-3（a）所示，当润滑膜的厚度大于 10 倍接触表面的粗糙度时，可认为是厚膜润滑状态。在厚膜润滑区，接触表面被一层连续的润滑膜隔开，润滑膜的厚度远大于接触表面粗糙度（RMS）和润滑液分子尺寸。此时，摩擦力由润滑液的物理特性决定，摩擦系数一般小于 0.05。由于模具与工件完全被隔开，在厚膜润滑状态下，模具表面形貌对材料表面变形几乎没有影响薄膜润滑状态：如图 1-3（b）所示，当润滑液膜的厚度为接触表面粗糙度的3 到 10 倍时
[15]：图1-4 摩擦力的四个组成部分[15]Fig.1-4 Four components of friction force[15]表面接触的黏着阻力：干摩擦时金属与金属接触以及边界润滑状态下边界层与边界层接触都是在接触表面产生黏着力，形成冷焊结点。在相对滑移过程中，冷焊结点被切向力剪断。黏着阻力就是抵抗这种冷焊结点剪断的切向阻力，用 表示；表面接触的变形抗力：在滑移过程中，模具表面形貌侧面与材料表面形貌的侧面接触，使材料形貌发生变形，从而产生阻碍相对滑动的力，这个阻力称为摩擦力的变形力分量，用 表示；模具形貌的犁切阻力：在接触过程中，模具表面的形貌在正压力的作用下，压入材料表面一定深度。当滑移发生时，模具形貌将推动滑移方向上的材料向两侧或向下流动
【参考文献】：
期刊论文
[1]DLC薄膜摩擦行为对微拉深工艺的影响(英文)[J]. 王春举,王传杰,郭斌,单德彬. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(09)
博士论文
[1]介观尺度薄板成形流动应力和摩擦系数的理论与试验研究[D]. 段先云.华南理工大学 2013
[2]微/介观尺度下薄板成形建模分析与实验研究[D]. 彭林法.上海交通大学 2008
本文编号：2918164
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2918164.html
