薄板成深孔干摩擦行为研究

发布时间：2020-09-22 19:28

　　薄板成深孔是一种新颖的无屑、无冷却液的孔加工方法,也是一种绿色加工工艺方法,即在钻头与薄板件干摩擦条件下,钻头对工件旋压使工件发生热变形而加工成孔深大于工件板厚的孔,因此成孔孔壁的金属流线分布更为合理,成孔件的综合机械性能更好。本课题主要研究目的是分析干摩擦过程中薄板件孔壁材料微观组织性能及孔壁力学性能,并分析钻头在成孔过程中的摩擦磨损特性,借助仿真及试验分析来确定较好的工艺参数以获得较好的成孔件,为所成的孔壁在后期拓展使用提供基础。本文首先是依据材料干摩擦理论,以及基于金属材料热变形时的行为研究,设立材料刚塑性有限元模拟法的假设条件,并根据该基本条件下的有限元方法对成孔过程中各个离散的单元进行边界条件及参数的求解。基于对成孔过程的仿真分析,在塑性成形仿真软件DEFORM中建立成孔时低碳钢薄板工件与硬质合金无刃钻头之间的摩擦接触模型,并通过不同的加工工艺参数下的仿真分析来确定形貌质量最佳的工艺参数;并采用点追踪法分析成孔过程不同变形区位置点的温度变化的影响因素,进而研究成孔区晶粒度变化的影响因素,最终得出使得成孔区材料晶粒组织均匀的边界条件;成孔试验件的形貌与仿真模拟的结果符合较好,说明仿真分析具有实际的指导作用。基于古典的摩擦理论模型建立了成孔过程中无刃钻头摩擦热成形模型,并根据无刃钻头不同区域摩擦热源分布情况,对无刃钻头的球形区域和锥形区域的摩擦磨损进行研究;对不同加工参数下的无刃钻头的轴向受力进行分析;对试验前后无刃钻头的硬度值和元素扩散情况作了对比分析研究,研究结果可用于选择合适的工艺参数以减少钻头的受力受损,并提高无刃钻头的综合性能。本文对成孔过程薄板工件变形区材料的组织进行的分析研究以及对无刃钻头的磨损研究,都对该工艺的完善具有一定的促进作用。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG52
【部分图文】：

示意图,球形,钻头,生热

图 2-1 双锥球形钻头及其球形区域示意图The double cone ball bit and its spherical ar微元的摩擦力为：0FRcosdf dF dhμ θ= μ =θ。元所做的功为：0cos2FRdW r dhμ θ=π θ：022 20 02cosFRW dW dhπ ππμ= = θ θ生热功率为：022002cosFRP W dhππωμ= ω = θ θ

模块,薄板件,成孔,热加工

机械性能会受到材料性能、加工工艺、生产变形是指当变形温度达到再结晶温度以上时又称其为热加工[38]。在薄板件进行热加工即成壁凸台高度、孔壁厚度及成孔区薄板件弯曲，如在孔壁内攻螺纹，当壁厚达不到一定尺来影响。因此，在我们进行成形分析时，要貌要求，为后期的应用及分析提供有效的保下工件成孔分析孔热加工过程中，在控制薄板件所成深孔孔孔孔壁的金属流线分布更为合理，成孔件的加工及配合使用提供有效基础。金属材料在热变形中“变形”—“热传递”同时进行的，如图 3-1 所示[39]，因此我们在需要从这三方面的变化进行同步分析，在保到标准条件的同时控制材料变形区热扩散及

形貌,薄板件,进给速度,成形温度

3.1.1 不同进给速度参数下的成孔形貌尺寸分析薄板件在成深孔过程中，不同的进给速度往往会使成孔孔壁形貌发生不同的形变，同时对成孔区材料组织的动态再结晶等因素产生影响，因此我们采用固定转速为 2500rpm，在 0.2mm/s 、0.6 mm/s 、1.2 mm/s、2.0mm/s 的进给速度仿真分析薄板件成形结果。图 3-2 为不同进给速度下薄板件成形温度仿真分析结果图，a）0.2mm/s b）0.6mm/s

【参考文献】