闭挤式精冲齿形件组织性能研究与缺陷分析

发布时间：2017-05-14 22:09

  本文关键词：闭挤式精冲齿形件组织性能研究与缺陷分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：闭挤式精冲是一种新发明的板料精冲成形工艺,可以精冲加工低塑性板材和厚板材。闭挤式精冲具有变形区狭小、变形程度剧烈和形变时间短等特点,涉及精冲和挤压的复合成形,所以变形区受力情况非常复杂,这样势必会给工件成形面附近材料的组织形态和性能带来很大的变化,进而影响到使用性能。本文旨在通过研究闭挤式精冲过程带给齿形件组织形态和性能的变化,探索这一新的精冲工艺过程中齿形件变形区材料变化特点,以及闭挤式精冲过程对齿形件使用性能的影响趋势,进而推动闭挤式精冲工艺的市场化应用。本课题采用闭挤式精冲工艺,实验加工了一批直齿圆柱齿轮件,并对工件的相关部位做了切片和处理。本文首先总结了塑性变形的微观行为,介绍了塑性变形中材料的变形对微观组织及性能的影响特点;其次,利用DEFORM-3D有限元软件分析了闭挤式精冲过后材料的流动变形特点,结合金相显微实验分析了纤维组织形态变化特点,深入分析了纤维组织变化的原因;对成形表面进行了粗糙度分析;结合有限元法研究了材料的形变强化规律,并利用显微硬度测量分析了工件挤剪变形区的硬度分布;采用腐蚀电化学试验的方法,对极化曲线进行分析,研究了闭挤式精冲齿形件成形面的耐腐蚀性能;最后,对缺陷进行了研究。本文的研究发现,闭挤式精冲齿形件表面粗糙度可以达到0.03~0.07?m;齿形件轮廓区域的组织流线致密连续分布,齿面和齿顶的加工硬化程度相比于齿根有大幅度的提高,可以充分发挥材料的潜力和提升材料的强度;成形面材料相比于坯料腐蚀速度缓慢,具有较好的耐腐蚀性能;分析了缺陷成因和改善措施,并提出了裂纹缺陷的改善措施,达到了质量要求。本课题的研究具有实际使用价值,对于工业生产具有指导性和参考意义。
【关键词】：闭挤式精冲 组织变化 加工硬化 缺陷分析
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG386;TG61
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 精冲技术的特点和局限性10-11
• 1.2 闭挤式精冲特点11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 闭挤式精冲的研究现状12-13
• 1.3.2 齿形件精冲挤压成形研究现状13-14
• 1.3.3 金属塑性变形组织性能研究14-15
• 1.4 论文研究意义、目的、内容和方法15-18
• 1.4.1 研究意义15-16
• 1.4.2 研究目的16
• 1.4.3 研究内容16-17
• 1.4.4 研究方法17-18
• 2 金属塑性成形的微观行为18-24
• 2.1 金属的塑性变形18
• 2.1.1 晶内变形18
• 2.1.2 晶间变形18
• 2.2 金属冷塑性变形对组织性能的影响18-20
• 2.2.1 冷塑性变形对组织结构的影响19
• 2.2.2 冷塑性变形对金属性能的影响19-20
• 2.3 塑性成形中的空洞20-21
• 2.4 大塑性变形晶粒细化21-22
• 2.5 塑性成形中的裂纹22
• 2.6 本章小结22-24
• 3 实验条件及有限元建模24-30
• 3.1 闭挤式精冲齿形件的制备24-26
• 3.1.1 实验条件和材料24-25
• 3.1.2 实验装置与设备25-26
• 3.2 闭挤式精冲成形有限元建模26-29
• 3.2.1 韧性断裂准则27
• 3.2.2 网格划分27-28
• 3.2.3 模型建立28-29
• 3.3 本章小结29-30
• 4 闭挤式精冲齿形件组织变化研究30-42
• 4.1 精冲变形前后晶粒状态分析30-33
• 4.1.1 变形前后晶粒状态30-32
• 4.1.2 横截面金相分析32-33
• 4.2 精冲前后齿顶截面纤维状态分析33-38
• 4.2.1 齿顶截面材料流动分析33-34
• 4.2.2 齿顶塌角流线变化分析34-35
• 4.2.3 齿顶毛刺流线变化分析35-38
• 4.3 精冲前后齿根截面纤维状态分析38-39
• 4.3.1 齿根截面材料流动分析38-39
• 4.3.2 齿根截面流线金相分析39
• 4.4 表面粗糙度分析39-40
• 4.5 本章小结40-42
• 5 闭挤式精冲齿形件性能变化研究42-56
• 5.1 影响工件力学性能的因素42-43
• 5.2 齿顶截面的加工硬化43-45
• 5.2.1 齿顶截面应变强化过程分析43
• 5.2.2 齿顶截面等效应变分析43-44
• 5.2.3 齿顶截面的硬度分布44-45
• 5.3 齿根截面的加工硬化45-47
• 5.3.1 齿根截面应变强化过程分析45-46
• 5.3.2 齿根截面的应变分析46
• 5.3.3 齿根截面的硬度分布46-47
• 5.4 齿轮中部横截面的加工硬化47-49
• 5.4.1 齿轮中部横截面的应变分析47-48
• 5.4.2 齿轮中部横截面的硬度分布48-49
• 5.5 齿形的加工硬化49-51
• 5.5.1 齿形表面的应变分布49
• 5.5.2 齿形轮廓的硬度分布49-50
• 5.5.3 齿轮齿面的硬度分布50-51
• 5.6 电化学腐蚀性能分析51-55
• 5.6.1 金属腐蚀的分类51
• 5.6.2 电化学腐蚀动力学51-53
• 5.6.3 电化学腐蚀性能结果分析53-55
• 5.7 本章小结55-56
• 6 闭挤式精冲齿形件缺陷分析56-66
• 6.1 闭挤式精冲齿形件的缺陷分类56
• 6.2 齿顶塌角缺陷分析56-58
• 6.3 齿顶裂纹研究58-63
• 6.3.1 齿顶裂纹金相分析58
• 6.3.2 齿顶裂纹成因分析58-61
• 6.3.3 裂纹改善研究61-63
• 6.4 本章小结63-66
• 7 结论与展望66-68
• 7.1 结论66-67
• 7.2 展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果74

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