超声波加载方式对等径角挤压工艺的影响规律

发布时间：2020-12-24 16:22

　　采用DEFORM-3D软件建立了超声波辅助等径角挤压有限元模型,模拟不同超声波加载方式、超声波振幅和试样尺寸对等径角挤压工艺的影响,获得了不同工艺参数对6063铝合金成形载荷的影响规律,揭示了超声波在等径角挤压过程中的作用机理。以6063铝合金为试验对象,进行了超声波辅助等径角挤压试验。结果表明,在等径角挤压过程中施加超声振动可有效降低材料的成形载荷,同时施加横向和纵向超声波振动对成形载荷的降低效果最好,其次为单一纵向超声波振动,单一横向超声波振动对成形载荷的降低效果最差。随着超声波振幅和材料尺寸增加,成形载荷的降低值变大。 

【文章来源】：塑性工程学报. 2020年10期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

超声波辅助等径角挤压有限元模型

图2所示为试样横截面尺寸为10 mm×10 mm、长度为40 mm、振幅为5μm条件下，超声波辅助等径角挤压变形过程中的等效应力分布。图2a为无超声波作用下的情况，图2b为横向超声波作用下的情况，图2c为纵向超声波作用下的情况，图2d为横、纵向超声波同时作用下的情况，在这4种情况下，均在剧烈剪切变形区获得最大等效应力，为260 MPa，表明在ECAP过程中施加超声振动并不改变其最大等效应力，但在施加超声振动后(无论哪种施加方式)，试样能够更快地进入变形状态，增加了剪切变形区的范围，使变形更容易发生。2.2 超声波加载方式对平均成形力的影响

超声波辅助ECAP过程中，成形力增加直至达到稳定水平，称为平均成形力[23]。在振幅为5μm、试样横截面尺寸为10 mm×10 mm、试样长度为40 mm的条件下，改变超声波加载方式，超声波辅助ECAP过程中平均成形力如图3所示。不施加超声振动时平均成形力为44.5 k N，施加横向超声波后平均成形力下降到27 k N，施加纵向超声波后平均成形力下降到26.1 k N，同时施加横、纵向超声波后平均成形力下降到22 k N。结果表明，横、纵向超声波同时作用时对平均成形力的降低效果最好;单一纵向超声波对平均成形力的降低效果要优于横向超声波。这是由于超声波垂直振动时，声压力在挤压方向上对挤压力有叠加作用，摩擦力在半个振动周期内与挤压方向一致，使总变形功率和总成形力降低[24]。2.3 超声波振幅对平均成形力的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于不同振动模式的超声辅助塑性成形工艺概述[J]. 雷玉兰,韩光超,彭卓,盛超杰.  电加工与模具. 2018(06)
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[3]等通道转角挤压后AZ31镁合金的微观结构与性能[J]. 刘英,陈维平,张卫文,朱权利,赵海东.  华南理工大学学报(自然科学版). 2004(09)

硕士论文
[1]超声波辅助等径角挤压超细晶制备工艺及性能评估[D]. 陈晓强.深圳大学 2015
[2]铝合金振动拉伸和压缩过程的实验与模拟研究[D]. 姜良斌.山东大学 2014
[3]超声振动拉丝机理及实际应用实验研究[D]. 袁江波.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：2935960