高频振动铝合金塑性成形研究

发布时间：2017-06-16 07:11

  本文关键词：高频振动铝合金塑性成形研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：振动塑性成形是指在金属加工过程中,对被加工材料或加工工具施加一定方向、一定频率和振幅的振动,来改善工艺效果、提高产品质量的工艺过程。研究发现,振动可以降低材料流动应力、降低工件与模具之间的摩擦力、改善工件成形质量,还能在一定程度上提高材料的成形极限,这有利于一些高硬度、高强度及难成形材料的成形。利用振动塑性成形来提高铝/镁合金等轻合金材料的塑性成形性能,将成为塑性加工的一条新途径。本文以振动拉伸和镦粗为研究对象,通过实验和数值模拟相结合的方法,研究了振动对材料变形行为的影响规律,主要工作包括：超声振动金属塑性成形系统组成及基本理论的分析与总结、6063铝合金高频振动拉伸与镦粗实验、高频振动拉伸与镦粗过程的数值模拟分析等。首先介绍了超声振动金属塑性加工系统的组成及各部分在成形过程中的作用,重点对超声波发生器、换能器、变幅杆这三个核心部件的功能、特点及工作原理进行了详细描述。总结了目前研究中关于体积效应的三种主要的理论模型：基于非局部理论的超高频振动塑性加工材料的本构模型、基于应力叠加原理的低中频振动塑性加工中体积效应的弹粘塑性模型以及在弹粘塑性模型基础上建立的粘弹塑性模型。阐述了非局部摩擦的理论模型,并分析了其在振动表面效应研究中的应用。进行了6063铝合金振动拉伸实验,将频率15kHz、最大振幅为5.39μm的高频振动叠加到铝合金的室温拉伸过程中,研究了振动参量、激振时间对拉伸过程中成形载荷、材料流动应力、抗拉强度、延伸率、断口形貌及微观组织、失效形式的影响规律,揭示了振动的体积效应对拉伸成形的作用效果和作用机制。利用ABAQUS软件对高频振动铝合金拉伸过程进行数值模拟,研究了振动拉伸试样内应力分布特征、应力振荡特征,分析频率、振幅等振动参量对应力叠加和声学软化的影响规律,阐述了振动的体积效应的内在机理。进行了6063铝合金的无振动镦粗和振动镦粗实验,研究了振动对铝合金镦粗成形中成形载荷、材料流动应力、最大变形量、工件表面质量及微观组织、工件纵切面微观组织等的影响,以及高径比对振动效果的影响规律,解释了振动镦粗过程中体积效应和表面效应对材料成形的影响效果及作用机理。结合ABAQUS数值模拟的结果,重点探究了振动降低镦粗界面摩擦、改善工件表面质量、细化材料晶粒的作用,揭示了体积效应和表面效应共同存在时,振动参量对镦粗成形的影响规律和机理。
【关键词】：振动拉伸 振动镦粗 6063铝合金 数值模拟 应力叠加 声学软化 摩擦降低
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 振动塑性成形的研究现状及存在问题15-19
• 1.2.1 理论研究现状15-17
• 1.2.2 应用研究现状17-18
• 1.2.3 现存问题18-19
• 1.3 本文的研究意义及研究内容19-22
• 1.3.1 研究意义19-20
• 1.3.2 研究内容20-22
• 第2章 超声振动金属塑性成形系统组成及基本理论22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 超声振动金属塑性成形设备简介22-25
• 2.3 超声振动体积效应和表面效应的理论模型25-31
• 2.3.1 体积效应及其理论模型25-29
• 2.3.2 表面效应及其理论模型29-31
• 2.4 本章小结31-34
• 第3章 6063铝合金高频振动拉伸实验及数值模拟34-64
• 3.1 引言34
• 3.2 6063铝合金高频振动拉伸实验34-50
• 3.2.1 实验设备及参数34-36
• 3.2.2 实验材料及方案36-38
• 3.2.3 振动对6063铝合金拉伸过程成形载荷和变形的影响38-45
• 3.2.4 振动对6063铝合金拉伸断口及显微组织的影响45-48
• 3.2.5 实验结果及分析48-50
• 3.3 高频振动拉伸过程的数值模拟分析50-62
• 3.3.1 无振动拉伸和振动拉伸有限元模型的建立50-53
• 3.3.2 振动对拉伸过程应力应变分布的影响53-55
• 3.3.3 振动对拉伸过程应力叠加现象的影响55-59
• 3.3.4 振动对材料属性的影响59-61
• 3.3.5 模拟结果及分析61-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第4章 6063铝合金高频振动镦粗实验及数值模拟64-92
• 4.1 引言64
• 4.2 6063铝合金高频振动镦粗实验64-83
• 4.2.1 实验设备及参数64-65
• 4.2.2 实验材料及方案65-67
• 4.2.3 振动对6063铝合金镦粗过程力与变形的影响67-76
• 4.2.4 振动对6063铝合金镦粗表面质量及显微组织的影响76-81
• 4.2.5 实验结果及分析81-83
• 4.3 高频振动镦粗过程的数值模拟分析83-91
• 4.3.1 无振动镦粗和振动镦粗有限元模型的建立83-85
• 4.3.2 振动对镦粗过程应力应变分布的影响85-88
• 4.3.3 振动对模具/工件接触界面摩擦系数的影响88-90
• 4.3.4 模拟结果分析90-91
• 4.4 本章小结91-92
• 第5章 结论与展望92-96
• 5.1 结论92-94
• 5.2 展望94-96
• 参考文献96-102
• 致谢102-103
• 附件103

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 铃木弘 ,韩风益;高频振动及其消除的相应措施[J];组合机床通讯;1977年03期

2 罗树臣;高频振动浸渍工艺技术[J];航天工艺;1984年03期

3 王晓林，程靳，侯松玉;铜在超高频振动下的力学行为[J];锻压技术;1995年04期

4 史可鹏;李洪吉;焦念怀;;高频振动清车机的研制及应用[J];现代矿业;2013年10期

5 周洪林;德瑞克高频振动细筛在矿物分级和脱水中的应用[J];金属矿山;2002年07期

6 王俊元,杨鹏程;旋流高频振动脱水筛[J];选煤技术;2000年04期

7 周洪林;德瑞克高频振动细筛在矿物分级和脱水中的应用实践[J];矿山机械;2002年01期

8 赵平;常学勇;彭团儿;洪镇波;;高频振动细筛在钼钨选矿中的应用[J];现代矿业;2012年01期

9 刘树英;刘杰;闻邦椿;;高频振动细筛机械设计与研究[J];金属矿山;1986年06期

10 高有正;高频振动细筛的几点改进[J];金属矿山;1995年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 王美娇;陈锦全;陈志文;周德炎;;德瑞克高频振动细筛在长坡选厂扩能增效改造中的应用[A];合作 发展 创新——2008(太原)首届中西部十二省市自治区有色金属工业发展论坛论文集[C];2008年

2 裴重华;孙中亮;艾亚菲;宋洪昌;;用高频振动磨制备超细硫磺粉[A];2001年海南全国粉体技术研讨会论文集[C];2001年

3 邓庆山;林增常;曹忠新;杨海波;;高频振动细筛在鲁南矿业公司的应用[A];冀晋琼粤川鲁六省金属学会第十五届矿山学术交流会论文集[C];2008年

4 吴解生;;高频振动对低浓纸浆流动特性的影响及其应用前景[A];中国造纸学会第九届学术年会论文集[C];1999年

5 陈俊明;;GZX52-1007型高频振动细筛的研制及应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年

6 李金;刘伟;;HGZS叠层高频振动细筛应用试验[A];鲁冀晋琼粤川辽七省金属（冶金）学会第十九届矿山学术交流会论文集（选矿技术卷）[C];2012年

7 赵明;胡春晖;郑承美;;GYX31-1207高频振动细筛的研究与应用[A];2004年全国选矿新技术及其发展方向学术研讨与技术交流会论文集[C];2004年

8 周相荣;王强;;减振元件高频振动特性的数值模拟[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 仲崇凯;高频振动铝合金塑性成形研究[D];山东大学;2015年

2 刘诗尧;高频振动对AZ31镁合金TIG焊接接头组织和性能的影响[D];重庆大学;2014年

3 魏楠;饱和地基高频振动特性的数值分析与试验研究[D];上海交通大学;2008年

4 李涛涛;GMA高频振动特性的研究与分析[D];武汉理工大学;2014年

5 陈跃;WT50型超高频振动物探钻机设计[D];东北石油大学;2014年

6 曾清平;新型高频振动阀的设计与研究[D];中北大学;2013年

  本文关键词：高频振动铝合金塑性成形研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：454755