电液颤振对金属冷挤压成形件晶粒细化的影响

发布时间：2017-09-24 17:38

  本文关键词：电液颤振对金属冷挤压成形件晶粒细化的影响

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【摘要】：冷挤压成形技术作为一项先进加工技术,由于其具有高精度、高效率、优质、低耗等很多优点,因此广泛应用于各类机械制造行业。然而在长期的生产实践中,冷挤压成形技术的缺点也表现出来:被挤压件的金属材料成形力较大,模具使用期限短,同时对挤压出合格产品需要的冷挤压设备要求较高。因此,为了解决上述不足,挤压出优质产品,本课题组提出了一种电液颤振辅助冷挤压成形工艺,设计了电液颤振冷挤压实验平台,研究结果表明:添加颤振激励后,金属成形力降低约10%,金属流线分布更加合理,金属组织更加致密。已有的研究表明,细化金属材料内部晶粒组织能够提高材料的综合力学性能,提高产品的质量,本文将进一步研究电液颤振对金属内部晶粒组织的影响。本文采用正挤压的方式挤压轴套类零件作为研究对象,将振动激励信号引入冷挤压成形中,通过实验研究,对比分析在传统冷挤压加工与施加颤振冷挤压加工下成形零件内部晶粒组织的变化及微观组织的演变过程。具体研究内容如下:1.从微观机理、塑性变形方式及多晶体塑性变形的特点阐述了金属塑性成形机理。从体积效应方面进行阐述了金属振动成形机理。介绍了冷挤压加工的晶粒细化机制,从微观角度讲解了晶粒的细化过程。阐述了冷挤压加工对多晶材料的晶界强化机制,以及施加颤振后的改变。为后续的实验研究作了充足的理论依据。2.根据本文的研究内容,设计了一种包括模具结构、电液式颤振激励系统及实验数据采集系统的电液式颤振冷挤压实验平台,并且具体介绍了整个加工系统的工作原理。3.搭建实验平台,设计实验方案,分别在传统冷挤压加工与施加颤振(不同颤振参数)冷挤压加工下进行实验,挤压出成形零件—轴套,然后对成形件进行试样制备,借助金相显微镜和透射电子显微镜,对比分析在传统冷挤压加工与施加颤振冷挤压加工下成形零件(不同区域)内部晶粒的变化以及演变过程,从位错角度分析电液颤振冷挤压加工晶粒细化机制。结果表明,在施加颤振后,成形零件内部晶粒得到了细化,晶粒变得更加细长,而且在一定频率范围内,随着频率的增加,细化程度增加。这表明电液颤振使得金属冷挤压塑性成形变得更加剧烈,提高了金属晶粒细化程度。
【关键词】：冷挤压 电液颤振台 模具 晶粒细化 位错
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG376.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题来源10
• 1.2 选题的背景与意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-17
• 1.3.1 振动塑性成形研究现状12-15
• 1.3.2 振动塑性成形影响机理研究现状15-16
• 1.3.3 金属塑性成形过程中晶粒及位错变化研究现状16-17
• 1.4 论文的研究内容17-18
• 1.5 本文技术路线18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 第2章 金属振动塑性成形原理、晶粒细化机制及位错理论20-30
• 2.1 金属塑性成形机理20-23
• 2.1.1 塑性变形的方式20-22
• 2.1.2 多晶体塑性变形的特点22-23
• 2.2 金属振动塑性成形机理23-24
• 2.3 冷挤压加工的晶粒细化机制24-25
• 2.4 冷挤压成形过程中位错的行为25-27
• 2.4.1 位错的交割25
• 2.4.2 位错的增殖25-26
• 2.4.3 位错的塞积26-27
• 2.5 电液颤振冷挤压加工对多晶材料的晶界强化机制27-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 振动激励冷挤压加工实验台与挤压工艺设计30-44
• 3.1 冷挤压加工系统30-32
• 3.1.1 挤压机设备30-31
• 3.1.2 挤压模具设计31-32
• 3.2 振动实验平台设计32-37
• 3.2.1 振动台结构设计32-34
• 3.2.2 2D激振阀结构34-35
• 3.2.3 液压泵站35-36
• 3.2.4 振动激励系统的工作原理36-37
• 3.3 振动挤压实验台控制系统及工作原理37-40
• 3.4 电液颤振冷挤压加工实验系统40-41
• 3.5 挤压成形工艺设计41-42
• 3.5.1 毛坯球化退火处理41
• 3.5.2 毛坯表面处理与润滑41-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第4章 实验研究与结果分析44-62
• 4.1 实验方案设计和试样制备44-46
• 4.1.1 实验方案设计44-45
• 4.1.2 试样制备45-46
• 4.2 实验结果与分析46-53
• 4.3 电液颤振冷挤压加工晶粒细化机制53-60
• 4.3.1 晶粒细化建模分析54-57
• 4.3.2 电液颤振冷挤压加工晶粒细化实验分析57-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果70

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本文编号：912582