扭转挤压设备的关键技术研究
发布时间：2021-01-30 21:56
新时代下,人们对新技术、新材料的需求越来越大。超细晶材料,它具有强度高、机械性能好等特点,得到众多国内外专家学者的研究关注。为了更好的推进此类材料生产研发,提出了一种新型的扭转挤压工艺技术,通过增大加工材料的变形量产生大的塑性变形,达到制备超细晶材料的目的。本文首先对扭转挤压工艺进行介绍,计算分析扭转挤压过程中的材料变形,并且对工艺参数进行分析和确定;再对扭转挤压设备的总体方案进行确定,包括设备结构设计的基本要求、主要技术参数、总体结构方案的确定以及主要零件的设计方案和强度计算。基于扭转挤压设备方案以及工艺研究对模具进行结构设计,按照模具结构中各个零件的工作组成以及理论强度条件,完成各个零部件的结构设计。之后对扭转挤压设备中液压系统进行设计,包括液压系统的基本原理和工况分析,近而完成液压元件的设计计算和相关选型。随后利用AMESim平台对设计完成的液压系统元件进行模型的搭建,对建立的系统模型进行参数设置和工作过程的仿真分析,从而验证了液压系统的可行性。基于Deform-3D有限元软件对扭转挤压成形工艺进行模拟仿真和研究,得出主要工艺参数对材料成形质量的影响情况,并且利用扭转挤压设备进行...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扭转挤压成形原理
的总体方案及结构设计10纯铜的材料属性[50]有如下几个方面（1）纯铜的加工性能。等；同时还可以进行热加工800～950℃，介质呈现微氧化性（2）纯铜的合金化性能材料，这些材料在弹性、耐磨性材料的强度以及切削性能。（3）纯铜的导电性能。量大且价格便宜，所以在电子元件以及电气设备中一些关键的连接部位泛采用。综上所述，对纯铜材料的优异性能有了了解大。但是其自身在刚度以及硬度方面表现较差而又限制其进一步的应用发展综合性能。2.1.2扭转挤压材料的变形分析从图2.1中能够得到扭转挤压坯料的变形情况以及模具装置的基本组成结构包含压杆、挤压筒、扭转模以及坯料坯料同时对坯料施加载荷，扭转模起到对坯料定位以及扭转挤压成形的作用牌号T1T2T3表2.1各类纯铜的参数：。纯铜能够适应传统的冷加工工艺，如拉伸同时加工，但进行热加工时需要调整其热介质条件介质化性。化性能。纯铜具有独特的性能，它可以和大多数元素构成合金化性、耐腐蚀性、抗软化性等方面表现显著。纯铜导电性较好，虽然不如金、银导电性能好，因此对于纯铜的市场开发也是潜力巨但，很难在工况环境恶劣的情况下使用进一步的应用发展。采用扭转挤压技术对纯铜材料的进行塑性强化图2.1坯料扭转挤压的变形区域扭转模以及坯料。挤压筒对坯料起到导向的作用，铜和银元素所占比例（%）熔点温度（℃）99.951084.599.901065~1082.599.701065~1082硕士学位论文、弯曲以及精压但进行介质条件，使温度控制在它可以和大多数元，同时也提高了电性能好，但其储备，使得铜材料广用，从材料的进行塑性强化，提高其得到扭转挤压坯料的变形情况以及模具装置的基本组成结构，其中，压杆是?
硕士学位论文扭转挤压设备的关键技术研究11压力和扭转模转矩的共同作用，使得坯料发生剧烈的塑性变形，其变形区域可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个部分。对于扭转挤压成形工艺其变形特性区域划分中，bc、de为变形特性区域内与挤压口相交的交界面。根据Timoshenko和Godier[51]的研究分析结果，对坯料变形区域表面的转速分布进行近似假设，如下图2.2所示。其中在挤压筒、挤压口和扭转模内腔的坯料受到径向切应力均发生剪切变形。0R为初始半径，fR为挤压制品半径，0ω为扭转模的旋转角速度。图2.2坯料变形区域表面的转速分布根据坯料表面的扭转速度分布，对坯料变形特性区域内的应变速率以及流动方向进行分析研究，其计算分析过程如下：（1）扭转模变形区域——Ⅲ区在Timoshenko和Godier对圆柱体扭转分析结果中，提出了对坯料外表面的近似角速度假设公式：2=ayⅢω（2.1）其中a是待定系数，y是圆柱坐标系(θ)yr,,的轴向，坐标原点为坯料上端面的圆心，坯料发生扭转变形区域的总长用L表示，扭转模内腔的材料长度用l表示。由式（2.1）可知，在Ly=处的表面角速度，见下式：012==ωβω=aLLyⅢ（2.2）其中1β为坯料在扭转模出口位置的滑移参数，根据上式从而得出待定系数201Laωβ=。所以式（2.1）可以替代为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]累积叠轧TC4合金超细晶组织的制备[J]. 王点,李仲洋,彭武贤,陈逸晖,刘国怀,王昭东. 稀有金属材料与工程. 2018(10)
[2]纯镁在高压扭转处理中的结构及硬度演变（英文）[J]. 顾及,杨晓辉,倪颂,宋旼. 稀有金属材料与工程. 2018(05)
[3]大变形热轧制备超细晶TC4钛合金的组织与性能[J]. 姚学峰,付立铭,单爱党. 机械工程材料. 2018(03)
[4]热处理对累积叠轧制备Al/Mg/Al复合板材微观组织演变及力学性能的影响[J]. 刘明星,聂金凤,赵永好. 热加工工艺. 2018(02)
[5]搅拌摩擦加工超细晶材料的组织和力学性能研究进展[J]. 陈菲菲,黄宏军,薛鹏,马宗义. 材料研究学报. 2018(01)
[6]基于Deform-3D的冷挤压旋转模设计与磨损分析[J]. 谢政龙,张庆. 机械制造. 2017(11)
[7]正挤压-扭转变形镁合金的组织热稳定性[J]. 尹振入,卢立伟,盛坤,朱红梅. 金属热处理. 2017(10)
[8]高压扭转法制备超细晶材料的研究进展[J]. 宋月鹏,陈苗苗,高东升,王文珂,徐保岩. 热加工工艺. 2017(03)
[9]室温累积叠轧Mg/Al多层复合板材的界面表征[J]. 常海,郑明毅,Heinz Guenter Brokmeier,甘为民. 金属学报. 2017(02)
[10]AZ31镁合金挤压过程的数值模拟[J]. 梁书锦,刘祖岩,王尔德. 稀有金属材料与工程. 2015(10)
硕士论文
[1]扭转挤压工艺及模具设计研究[D]. 谢政龙.南京理工大学 2018
[2]旋转挤压设备的设计与研制[D]. 吴伟.南京理工大学 2017
[3]连续挤压轮的应力分析和疲劳寿命研究[D]. 王瑞.大连理工大学 2016
[4]纯铜的微观组织与力学性能的晶粒尺寸效应研究[D]. 胡师鹤.南京理工大学 2016
[5]随焊旋转挤压装置的研制与其控制焊接变形的工艺研究[D]. 万青.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3009654
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扭转挤压成形原理
的总体方案及结构设计10纯铜的材料属性[50]有如下几个方面（1）纯铜的加工性能。等；同时还可以进行热加工800～950℃，介质呈现微氧化性（2）纯铜的合金化性能材料，这些材料在弹性、耐磨性材料的强度以及切削性能。（3）纯铜的导电性能。量大且价格便宜，所以在电子元件以及电气设备中一些关键的连接部位泛采用。综上所述，对纯铜材料的优异性能有了了解大。但是其自身在刚度以及硬度方面表现较差而又限制其进一步的应用发展综合性能。2.1.2扭转挤压材料的变形分析从图2.1中能够得到扭转挤压坯料的变形情况以及模具装置的基本组成结构包含压杆、挤压筒、扭转模以及坯料坯料同时对坯料施加载荷，扭转模起到对坯料定位以及扭转挤压成形的作用牌号T1T2T3表2.1各类纯铜的参数：。纯铜能够适应传统的冷加工工艺，如拉伸同时加工，但进行热加工时需要调整其热介质条件介质化性。化性能。纯铜具有独特的性能，它可以和大多数元素构成合金化性、耐腐蚀性、抗软化性等方面表现显著。纯铜导电性较好，虽然不如金、银导电性能好，因此对于纯铜的市场开发也是潜力巨但，很难在工况环境恶劣的情况下使用进一步的应用发展。采用扭转挤压技术对纯铜材料的进行塑性强化图2.1坯料扭转挤压的变形区域扭转模以及坯料。挤压筒对坯料起到导向的作用，铜和银元素所占比例（%）熔点温度（℃）99.951084.599.901065~1082.599.701065~1082硕士学位论文、弯曲以及精压但进行介质条件，使温度控制在它可以和大多数元，同时也提高了电性能好，但其储备，使得铜材料广用，从材料的进行塑性强化，提高其得到扭转挤压坯料的变形情况以及模具装置的基本组成结构，其中，压杆是?
硕士学位论文扭转挤压设备的关键技术研究11压力和扭转模转矩的共同作用，使得坯料发生剧烈的塑性变形，其变形区域可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个部分。对于扭转挤压成形工艺其变形特性区域划分中，bc、de为变形特性区域内与挤压口相交的交界面。根据Timoshenko和Godier[51]的研究分析结果，对坯料变形区域表面的转速分布进行近似假设，如下图2.2所示。其中在挤压筒、挤压口和扭转模内腔的坯料受到径向切应力均发生剪切变形。0R为初始半径，fR为挤压制品半径，0ω为扭转模的旋转角速度。图2.2坯料变形区域表面的转速分布根据坯料表面的扭转速度分布，对坯料变形特性区域内的应变速率以及流动方向进行分析研究，其计算分析过程如下：（1）扭转模变形区域——Ⅲ区在Timoshenko和Godier对圆柱体扭转分析结果中，提出了对坯料外表面的近似角速度假设公式：2=ayⅢω（2.1）其中a是待定系数，y是圆柱坐标系(θ)yr,,的轴向，坐标原点为坯料上端面的圆心，坯料发生扭转变形区域的总长用L表示，扭转模内腔的材料长度用l表示。由式（2.1）可知，在Ly=处的表面角速度，见下式：012==ωβω=aLLyⅢ（2.2）其中1β为坯料在扭转模出口位置的滑移参数，根据上式从而得出待定系数201Laωβ=。所以式（2.1）可以替代为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]累积叠轧TC4合金超细晶组织的制备[J]. 王点,李仲洋,彭武贤,陈逸晖,刘国怀,王昭东. 稀有金属材料与工程. 2018(10)
[2]纯镁在高压扭转处理中的结构及硬度演变（英文）[J]. 顾及,杨晓辉,倪颂,宋旼. 稀有金属材料与工程. 2018(05)
[3]大变形热轧制备超细晶TC4钛合金的组织与性能[J]. 姚学峰,付立铭,单爱党. 机械工程材料. 2018(03)
[4]热处理对累积叠轧制备Al/Mg/Al复合板材微观组织演变及力学性能的影响[J]. 刘明星,聂金凤,赵永好. 热加工工艺. 2018(02)
[5]搅拌摩擦加工超细晶材料的组织和力学性能研究进展[J]. 陈菲菲,黄宏军,薛鹏,马宗义. 材料研究学报. 2018(01)
[6]基于Deform-3D的冷挤压旋转模设计与磨损分析[J]. 谢政龙,张庆. 机械制造. 2017(11)
[7]正挤压-扭转变形镁合金的组织热稳定性[J]. 尹振入,卢立伟,盛坤,朱红梅. 金属热处理. 2017(10)
[8]高压扭转法制备超细晶材料的研究进展[J]. 宋月鹏,陈苗苗,高东升,王文珂,徐保岩. 热加工工艺. 2017(03)
[9]室温累积叠轧Mg/Al多层复合板材的界面表征[J]. 常海,郑明毅,Heinz Guenter Brokmeier,甘为民. 金属学报. 2017(02)
[10]AZ31镁合金挤压过程的数值模拟[J]. 梁书锦,刘祖岩,王尔德. 稀有金属材料与工程. 2015(10)
硕士论文
[1]扭转挤压工艺及模具设计研究[D]. 谢政龙.南京理工大学 2018
[2]旋转挤压设备的设计与研制[D]. 吴伟.南京理工大学 2017
[3]连续挤压轮的应力分析和疲劳寿命研究[D]. 王瑞.大连理工大学 2016
[4]纯铜的微观组织与力学性能的晶粒尺寸效应研究[D]. 胡师鹤.南京理工大学 2016
[5]随焊旋转挤压装置的研制与其控制焊接变形的工艺研究[D]. 万青.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3009654
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