硬质合金棒坯正挤成形力学分析

发布时间：2019-11-19 01:47

【摘要】：硬质合金具有硬度高、强度与韧性好、耐磨性高等一系列优异性能,在机械加工中得到了广泛的应用。挤压成形技术是制备硬质合金棒坯的重要途径之一,而合适的工艺参数可以降低生产成本,提高制品质量,因此研究硬质合金棒坯的挤压成形机理对指导生产实践来说是十分有意义的。采用理论计算和数值模拟的方法可以克服传统的工艺参数确定法的局限性,能节约成本,快速准确地得到适宜的工艺参数。本文探讨了金属粉末材料在挤压成形时的变形机理,采用球面速度场的上限原理分析了硬质合金棒坯的挤压过程,得到了挤压力的理论计算公式;同时本文还针对硬质合金棒坯正挤压成形过程进行了有限元模拟研究,分析了挤压时的变形机理和各种工艺参数对挤压工艺的影响;并将理论计算结果和有限元模拟结果与实验结果进行比较。本文的主要研究内容和结果如下:(1)综述了金属粉末材料挤压成形的工艺机理和金属塑性成形的基本理论;并对挤压成形的各种理论分析方法进行了对比研究,确定了本文要采用的研究方法-上限原理方法和有限元方法。(2)根据本文所研究的挤压成形的工艺机理,采用上限原理的球面速度场分析了硬质合金棒坯正挤成形过程,推导出了硬质合金棒坯挤压时所需的挤压力的理论计算公式,同时又分析了挤压比、锥形模的半锥角、定径带长度、摩擦系数、挤压速度、螺旋角等各种工艺参数对挤压力大小的影响,得出挤压力的大小会随着这些工艺参数的增大而增大;并将理论计算公式的计算结果与实验结果进行比较,确定了该理论计算公式的准确性。(3)根据本文所研究的挤压成形的工艺机理,应用Abaqus软件采用理想弹塑性模型对硬质合金棒坯正挤压成形的过程进行了模拟研究。分析了挤压速度、挤压比、摩擦系数、锥形模的半锥角等工艺参数对挤压过程的影响,确定了合适的挤压速度为4mm/s、挤压比为10、摩擦系数为0.1、锥形模的半锥角为60°;并将模拟结果与实验结果进行比较,说明理想弹塑性模型能够较好的模拟硬质合金棒坯的挤压成形过程。
【图文】：

微元体,界面,速度分量

图 3.3 单位时间内流过的微元体积区内相应位置处单位时间内流过的微元体积为：32 d 2 sin cos da m m aV R R v r r v 内的速度为：22cosr a mU v rr 球坐标系（ r , , ）时，二区的速度分量分别为：222cos0r a mU v v rrU U 过界面1 和界面2 时，，垂直于界面1 和界面2 的方向上的速度而平行于界面和界面的方向上的速度分量是不连续的。由

微元体,界面,速度分量

图 3.3 单位时间内流过的微元体积区内相应位置处单位时间内流过的微元体积为：32 d 2 sin cos da m m aV R R v r r v 内的速度为：22cosr a mU v rr 球坐标系（ r , , ）时，二区的速度分量分别为：222cos0r a mU v v rrU U 过界面1 和界面2 时，垂直于界面1 和界面2 的方向上的速度而平行于界面和界面的方向上的速度分量是不连续的。由
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG376.8

【共引文献】